雪为什么是白色的(其实雪不是白色的,眼睛欺骗了我们)
但是如果我们把水放在冰箱里,我们只能得到透明的冰块。冰和雪都是由水组成的。为什么一个是透明的,一个是白色的?
雪和冰颜色不一样,其实是光学问题?
为什么水和冰是透明的?
冰雪本质上是水(H2O),液态水是透明物质,变成冰后也是透明物质。
从光学的角度来看,人眼只能接收到物体反射的光线。当光线照射到物体上时,物体会吸收光线中的颜色,反射出它所没有的颜色。当这种颜色反射到人眼时,我们会看到不同颜色的物体。
我们看到的红色花朵实际上吸收了所有其他颜色,只反射红色,所以我们的眼睛接收红色,这就产生了这种花是红色的“错觉”。
白色会反射所有颜色的光,黑色会吸收所有颜色的光,而透明的物体,光会直接穿过。
水和冰,这两种物质的表面都很光滑。光碰到水和冰,会直接穿过,不会吸收和反射光,只会轻微干扰光的传播路径。
所以我们可以透过水和冰看到身后的物体,但是我们看到的物体会因为光的折射而轻微变形。
白雪公主为什么是白色的?
水和冰的属性其实很接近玻璃,我们可以透过玻璃看到对面的风景。但是,如果我们打碎玻璃,或者把它弄裂,玻璃的透明度就会大大降低。有幸见过玻璃渣的人一定知道玻璃渣不是透明的。
冰和雪的关系类似于完整的玻璃和玻璃渣的关系。雪花是由形状和结构不同的微小冰晶组成的。与冰块不同,雪花的表面不平整,结构不规则。
虽然雪花本质上是透明的,但是由于其复杂的结构,所有颜色的光在雪花内部来回反射和折射,最后这些颜色也反射到我们的眼睛里,多种颜色的光叠加在一起,使我们看到的雪花变成了白色!
雪也会呈现彩虹的颜色?
虽然雪花会同等地反射所有颜色的光,但是光的传播是不相等的。
当雪花的光被反射后,光的颜色会逐渐散射,蓝光可以传播更远的距离,所以当我们观察远处的冰山时,会觉得雪盖是蓝色的。观测距离越远,这种散射现象越明显,雪的颜色也会越蓝。
雪本身并不发光,只是同等地反射光线,所以照在雪上的光源也会决定雪的颜色。比如血月期间,照在雪地上的红光比较多,但是雪也会吸收一定量的红光,而红光的散射是最明显的,所以很有可能看到粉红色的雪。
在很多地区,生物的作用也会影响雪的颜色,比如意大利的普雷塞纳冰川。由于藻类的繁殖,雪地上覆盖着西瓜色的藻类,积雪变成粉红色。
在野生动物多的地方,雪很容易被野生动物践踏,混入泥土,然后雪可能会变黄~
阳光包含彩虹的颜色。理论上,雪花可以呈现任何颜色!
但是雪花基本上是对称的,所以所有颜色的光在雪花中都是平等的,我们经常看到的就是所有颜色的集合——白色。
雪花的对称结构与它们形成时的外部环境密切相关。目前,科学家可以在实验室中观察雪花的形成过程,通过改变环境来创造不同的雪花。
雪花不“独特”?
长期以来,科学家在自然界观察到的雪花的形状和结构都是不一样的,所以有一个理论,没有两片完全相同的叶子,也没有两片完全相同的雪花。
然而,科学家在实验室制作雪花时发现,如果雪花周围的环境相同,雪花的形状也会大致相同。
科学家在实验室制作雪花时,利用蒸汽水滴为雪花的形成提供水分,然后适当调节温度,使雪花逐渐凝结形成。
当科学家创造出两个完全相同的蒸汽区时,雪花的形状和结构基本相同,这意味着雪花的结构和形状是由外界温度和环境决定的。只要外界环境大致相同,雪花的形状也会基本相同。
虽然理论上可以创造出两个一模一样的雪花,但是由于蒸汽滴非常小,即使人类可以通过显微镜看到蒸汽滴,也无法完全复制。
蒸汽环境稍有空隙,会使雪花的形状和结构稍有不同,尤其是在雪花形成的最后阶段。蒸汽小水滴的大小和位置略有不同,会使雪花最终的膨胀略有不同。
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