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正確解釋天空為什么是藍(lán)色始于1859年?？茖W(xué)家泰多爾首先發(fā)現(xiàn)藍(lán)光要比紅光散射強(qiáng)得多，這就是“泰多爾效應(yīng)”。幾年之后，科學(xué)家瑞利更詳細(xì)地研究了這種現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)散射強(qiáng)度

你好：

正確解釋天空為什么是藍(lán)色始于1859年。科學(xué)家泰多爾首先發(fā)現(xiàn)藍(lán)光要比紅光散射強(qiáng)得多，這就是“泰多爾效應(yīng)”。幾年之后，科學(xué)家瑞利更詳細(xì)地研究了這種現(xiàn)象，他發(fā)現(xiàn)散射強(qiáng)度與波長的4次方成反比。后來，更多科學(xué)家稱這種現(xiàn)象為“瑞利散射”。瑞利散射很容易通過下面一個小實驗來驗證(如圖2所示)：用一個盛滿水的水杯，然后往水杯中滴入幾滴牛奶，用手電筒做光源，從水杯的一側(cè)照射，從水杯的另一側(cè)看到的是紅光，而從垂直于光線的方向看到的卻是藍(lán)色(在黑暗處效果更明顯)。
當(dāng)時，泰多爾和瑞利都認(rèn)為天空的藍(lán)色是由于空氣中有小的粉塵微粒和小水滴所致，這些小的粉塵微粒和小水滴就類似于水中的牛奶懸浮顆粒。即便今天，也有許多人這樣認(rèn)為。事實上并非如此，如果天空完全是由于小的粉塵微粒和小水滴引起的，那么天空的顏色將隨著濕度而變，事實上天空的顏色隨著濕度的變化非常小，除非下雨或者烏云密布。后來科學(xué)家猜測用空氣中的氮?dú)夂脱鯕夥肿幼阋越忉屘炜罩械摹疤┒酄栃?yīng)”。這種猜測最終被愛因斯坦所證實，他對這種散射效應(yīng)作了詳細(xì)的計算，并且計算結(jié)果與實驗相符合。
我們所看到的藍(lán)天是因為空氣分子和其他微粒對入射的太陽光進(jìn)行選擇性散射的結(jié)果。散射強(qiáng)度與微粒的大小有關(guān)。當(dāng)微粒的直徑小于可見光波長時，散射強(qiáng)度和波長的4次方成反比，不同波長的光被散射的比例不同，此亦成為選擇性散射。當(dāng)太陽光進(jìn)入大氣后，空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等)會將太陽光向四周散射。組成太陽光的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種光中，紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光透射性最大，大部分能夠直接透過大氣中的微粒射向地面。而波長較短的藍(lán)、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射。以入射的太陽光中的藍(lán)光(波長為0.425μm)和紅光(波長為0.650μm)為例，當(dāng)光穿過大氣層時，被空氣微粒散射的藍(lán)光約比紅光多5.5倍。因此晴天天空是蔚藍(lán)的。但是，當(dāng)空中有霧或薄云存在時，因為水滴的直徑比可見光波長大得多，選擇性散射的效應(yīng)不再存在，不同波長的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現(xiàn)白茫茫的顏色。
如果說短波長的光散射得更強(qiáng)，你一定會問為什么天空不是紫色的。其中一個原因就是在太陽光透過大氣層時，空氣分子對紫色光的吸收比較強(qiáng)，所以我們所觀測到的太陽光中的紫色光較少，但并不是絕對沒有，在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。另外一個原因和我們的眼睛本身有關(guān)。在我們的眼睛中，有3種類型的接收器，分別稱之為紅、綠和藍(lán)錐體，它們只對相應(yīng)的顏色敏感。當(dāng)它們受到外界的光刺激時，視覺系統(tǒng)會根據(jù)不同接受器受到刺激的強(qiáng)弱重建這些光的顏色，也就是我們所看到物體的顏色。事實上，紅色錐體和綠色錐體對藍(lán)色和紫色的刺激也有反映，紅錐體和綠錐體同時接受到陽光的刺激，此時藍(lán)錐體接收到藍(lán)光的刺激較強(qiáng)，最后它們聯(lián)合的結(jié)果是藍(lán)色的，而不是紫色的。