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雪花为啥是白的?

2017-03-09瀚海蓝月

科学大众·小诺贝尔 2017年2期

瀚海蓝月

雪是白的,雪白雪白的,人们经常用“像雪一样白”来形容一个物体很白,连童话故事里最漂亮的公主,也叫“白雪公主”。可是,我们都知道,冰是由液态水凝结而成的固态,雪是水在空中凝结产生的。同是水的变形体,为什么水和冰是透明的,而雪是雪白的呢?

这个问题的答案也许并没有我们想象中的那样简单,因为材料的光学性能有很多影响因素。当一束光射入一个物体,会发生吸收、反射、散射等过程。

水和冰块也并非完全透明

在可见光范围内,水分子对于光线的吸收几乎可以忽略不计,这就是为什么水和冰呈现透明的状态。但是,如果我们的眼睛像蝙蝠一样能看见红外线,那么水和冰就并非是透明的了。实际上,即便水分子对可见光的吸收微乎其微,水分子间的氢键还是会更多地吸收红色光谱方向的光线,从而使蓝色光谱方向的光线更多显现,所以,海洋和一些巨大的冰块才会呈现蓝色。

宏观的冰是一种多晶,X射线衍射表明冰是属于六方晶系的晶体,不同取向的晶粒之间的晶界以及冰晶中的杂质和气泡形成的界面,都会或多或少地散射掉一部分入射光線,所以一般来说冰并非是完全透明的,普遍都是雾蒙蒙的。

显微镜下的雪花是透明的

雪花,是在空气中由水蒸气直接凝华形成的一种层片状材料,如果我们把雪花放到显微镜下去看,它也是晶莹剔透的冰晶状态,一点也不白。当然,雪花会融化,所以必须在温度很低的条件下才能观察它们。……

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