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拉曼为你讲述大海的故事

2019.10.31

  很多人都曾经思考过一个问题:海水为什么是蓝色的呢?如果你也曾疑惑,那么就在下面的小故事里找答案吧!

  1921年夏天,印度学者拉曼在英国皇家学会做完力学和光学的研究报告后,乘坐客轮“纳昆达”号经地中海回印度。他站在甲板上欣赏浩瀚的大海,一个小男孩的提问引起了他的注意。

  “妈妈,大海为什么是蓝色的?”妈妈被孩子问得一时语塞,在一旁的拉曼微笑地说:“海水之所以呈现蓝色,是因为它反射了天空的颜色。”这一解释出自英国物理学家瑞利。瑞利曾用太阳光被大气分子散射的理论解释过天空为什么是蓝色的。

  孩子想了半晌,捧来一盆水送到拉曼面前,问道:“为什么它是无色透明的,没有反射天空的颜色?”是呀!为什么?男孩那双充满探索和疑问的大眼睛让拉曼感到惭愧,他意识到刚才的解释不够充分,没有十足的信服力。

  拉曼立即着手研究海水为什么是蓝色的。他首先进行实地考察,用一套实验装置消去来自天空的蓝光,观察从海面反射的光线,这样看到的光就是海水自身的颜色。结果证实,由此看到的是比天空更深的蓝色。可见,海水的颜色并非反射天空的颜色,而是海水本身的一种性质。拉曼认为这是水分子对光的散射作用造成的。

  光照射到海水中,再四面八方地散开,散射光的强度与入射光的颜色(波长)有关,颜色不同的光,散射强度不同。

  太阳光是包含各种颜色(波长)的白光。当太阳光照射到海面上,各种波长的光都要受到水分子的散射,其中波长较长的光(红、黄光)散射较小,大部分被海水吸收;而波长较短的蓝、绿光,受到水分子散射较强。

  所以当海水明净清澈时,太阳光中被海水吸收最少的蓝光和紫光就反射和散射到我们眼里,我们看见的大海就呈现出蓝色。这与大气分子散射太阳光而使天空呈现蓝色的机理完全一样。

  拉曼进一步研究,在固体、气体和液体中分别发现了一种普遍存在的光散射效应,为20世纪初科学界接受光的粒子说提供了有力证据,为物理学的发展作出了划时代的贡献。1930年,他获得了诺贝尔物理学奖。

  获奖后,很多媒体采访拉曼,拉曼总是重复一个故事:“我只是追问了一个人们司空见惯的问题——为什么海水是蓝色的?而这个问题是由一个小男孩提出的,他不断地追问和好奇心震撼了我,也启发了我。”

  科学之路就是要常怀好奇之心,并努力地拿出确凿的证据来证明。

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