题目

为什么海水是蓝的?原因

提问时间：2021-01-24

答案

答：海水中含有许多矿物质和瑞利对微粒散射做了精密的研究,他发现当微粒尺寸小于光波波长的时候,散射光的强度与入射光频率的4次方成正比,即与入射光波长4次方成反比.这就是有名的瑞利散射定律,从瑞利的理论可知,波长短的光容易被散射掉,蓝紫光的波长比红光、黄光的波长要短,所以蓝紫光比红光、黄光容易被散射掉,而红光、黄光相对表现出较强的穿透能力,透射到海底去了.因此进入我们眼中的光主要是蓝光,我们看见的大海就呈现出蓝色.当我们潜入水下,从水下往上看时,就会觉得外面的景物颜色偏红,我曾经在黄海的青岛近海海域实验过的.根据朗伯－比尔定律,吸光度与光路长度成正比.所以水越深,蓝光和紫光的散射越彻底,我们看到的就越蓝.另外,如果海水较浅的话,我们可能看到水下沙质海底的黄色,或者水面的波动搅起泥沙,使我们觉得海水发绿或者发黄的,水深时就没有这个问题,所以水更蓝.人眼看到的海水的颜色,是海水对太阳反射光的颜色.白光射向海水时,由于海水对白光的选择吸收和散射,使海水呈现蓝色.光通过介质时,光的部分能量被介质吸收而转变成介质的内能,使得光的强度随着光穿过的厚度而衰减的现象称为光的吸收.若某种介质在一定波长范围内,对光的吸收程度很小,并且随波长变化不大,这种吸收称为一般吸收；若某种介质对某些波长的光的吸收特别强烈,且随波长变化也很大,这种吸收称为选择吸收.太阳光射到海水上时,由于海水对红、黄色光进行选择吸收,而对蓝、紫色光强烈散射、反射,因而海水看起来呈蓝色.绝大部分物体呈现颜色,都是其表面或体内对可见光进行选择吸收的结果.海水的颜色主要是由海水的光学性质,即海水对太阳光线的吸收、反射和散射造成的.我们知道：太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成,七色光波长长短不一,从红光到紫光,波长由长渐短,其中波长长的红光、橙光、黄光穿透能力强,最易被水分子所吸收.波长较短的蓝光、紫光穿透能力弱,遇到纯净海水时,最易被散射和反射.又由于人们眼睛对紫光很不敏感,往往视而不见,而对蓝光比较敏感.于是,我们所见到的海洋就呈现出一片蔚蓝色或深蓝色了.如果打一桶海水放在碗中,则海水和普通水一样,是无色透明的.其实海水看上去也不全是蓝色的,而是有红、黄、白、黑等等,五彩缤纷.因为海水颜色除了受以上因素影响外,还会受到海水中的悬浮物质、海水的深度、云层等其他因素的影响.如我国的黄海,看上去一片黄绿,这是因为古代黄河夹带的大量泥沙将海水“染黄”了.虽然现在黄河改道流入渤海,但黄海北部有宽阔的渤海海峡与之相通,加之它还有淮河等河水注入,故海面仍呈浅黄色.亚非两洲之间的红海,因其水温很高,海里生长着一种水藻,大批死亡后呈红褐色,将海水染成红色.红海由此而得名.而黑海,由于多瑙河、顿河、第聂伯河等河水的注入,表层密度很小,深层受地中海高盐度海水影响,密度很大.这样,上层密度小,下层密度大,且差异很大,上下层水体难以交换.黑海与地中海之间也仅有 一又窄又浅的土耳其海峡相通,使得它们之间海水也难以大量交换.这样,黑海下层海水长期处于缺氧环境,上层海水中生物分泌的秽物和各种动植物死亡后沉到深处腐烂发臭,大量污泥浊水,使海水变黑了.北冰洋深入俄罗斯北部的白海,则是因为它的纬度较高,终年寒冷,冰雪茫茫,加之有机物含量少,海水呈现出一片白色,故名白海.