水的颜色

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水的颜色随着水所处的环境条件而变化。虽然相对少量的水看起来是无色的,但纯水有轻微的绿松石色,随着观察样本的厚度增加而变得更深。水的色调是一种固有的属性,是由白光的选择性吸收和散射造成的。溶解的元素或悬浮的杂质可能给水带来不同的颜色。 液态水的固有色可以通过通过一根长管子观察白光源来证明,这根长管子装满了纯净水,两端用透明窗封闭。淡淡的绿松石蓝色是由可见光谱中红色部分的弱吸收引起的。 可见光谱中的吸...

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水的颜色

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水的颜色随着水所处的环境条件而变化。虽然相对少量的水看起来是无色的,但纯水有轻微的绿松石色,随着观察样本的厚度增加而变得更深。水的色调是一种固有的属性,是由白光的选择性吸收和散射造成的。溶解的元素或悬浮的杂质可能给水带来不同的颜色

固有色

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液态水的固有色可以通过通过一根长管子观察白光源来证明,这根长管子装满了纯净水,两端用透明窗封闭。淡淡的绿松石蓝色是由可见光谱中红色部分的弱吸收引起的。

可见光谱中的吸收通常归因于物质中电能量状态的激发。水是一个简单的三原子分子,即H2O,它的所有电子吸收都发生在电磁波谱的紫外线区域,因此不负责水在光谱的可见区域的颜色。水分子有三种基本的振动模式。在水的气态下,O-H键的两个拉伸振动发生在v1 = 3650 cm-1和v3 = 3755 cm-1。由于这些振动的吸收发生在光谱的红外区域。可见光谱中的吸收主要是由于谐波v1 + 3v3 = 14,318 cm-1,相当于698 nm的波长。在20°C的液态下,由于氢键的作用,这些振动被红移,导致740纳米的红色吸收,其他谐波如v1 + v2 + 3v3在660纳米产生红色吸收。重水(D2O)的吸收曲线具有类似的形状,但却进一步向光谱的红外端移动,因为振动转换的能量较低。由于这个原因,重水不吸收红光,因此大量的D2O将缺乏更常见的轻水(1H2O)的特征蓝色。

吸收强度随着每个连续的泛音而明显下降,导致第三个泛音的吸收非常弱。由于这个原因,管道需要有一米或更多的长度,而且水必须通过微滤净化,以去除任何可能产生米氏散射的颗粒。

湖泊和海洋的颜色

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湖泊和海洋呈现蓝色有几个原因。一个是水的表面反映了天空的颜色。这是一个常见的误解,认为这种反射是水体呈现蓝色的xxx原因,尽管它可以起到作用。侧面和底部涂有白游泳池中的水会呈现出绿松石般的蓝色,即使是在没有蓝天反射的室内游泳池。游泳池越深,水就越蓝。

一些打到海洋表面的光线被反射,但大部分光线会穿透水面,与水分子和水中的其他物质相互作用。水分子与光相互作用时,可以以三种不同的模式进行振动。红色、橙色黄色,有时还有绿色波长的光被吸收,所以看到的剩余光线是由较短波长的蓝色和紫罗兰组成的。这就是海洋的颜色为蓝色的主要原因。反射的天光和从深处散射回来的光的相对贡献,在很大程度上取决于观察角度。

悬浮颗粒的散射在湖泊和海洋的颜色中也起着重要作用,使水在不同地区看起来更绿或更蓝。几十米的水会吸收所有的光线,所以如果没有散射,所有的水体都会呈现黑色。因为大多数湖泊和海洋都含有悬浮的生物物质矿物颗粒,来自上方的光线会被散射,其中一些会向上反射。悬浮颗粒的散射通常会呈现出白色,就像雪一样,但由于光线首先穿过许多米的蓝色液体,散射的光线呈现出蓝色。在极其纯净的水中--如在山区湖泊中发现的那样,来自颗粒的散射非常低--水分子本身的散射也会带来蓝色。

水的颜色

由于大气层中的瑞利散射,沿着一个人的视线扩散的天空辐射会给远处的物体带来蓝色的色调。这在远处的山峰上最常被注意到,但也造成了远处海洋的蓝色。

冰川的颜色

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冰川是在寒冷气候下由落雪压实的过程形成的大型冰雪体。虽然下雪的冰川从远处看是白色的,但在近处和遮挡住直接的环境光时,由于内部反射光的路径长度较长,冰川通常显示为深蓝色。

相对来说,少量的普通冰看起来是白色的,因为有大量的气泡存在,而且所有的冰都是白色的。

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  1. 水的颜色
  2. 固有色
  3. 湖泊和海洋的颜色
  4. 冰川的颜色

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