文档介绍：白云为什么是白色 乌云为什么是黑色
第 3 页
白云为什么是白色 乌云为什么是黑色
白云为什么是白色 乌云为什么是黑色白云为什么是白色，乌云为什么是黑色？天空为什么是蓝色，太阳为什么是红色散射有瑞利散射、丁铎尔散射、喇曼散射之分。“蓝天”、“红日”问题属于瑞利散射类，散射中心是气体分子，其尺寸比光波的波长小三个量级。“白云”、“乌云”问题属于丁铎尔散射类，散射中心是透明的液滴，其尺寸多半在微米与亚毫米之间，即与光波的波长相近，或是比后者大1～2个量级太阳的本色既不是红色，又不是绿色，而是白色。维恩定律是揭示黑体辐射谱中最强的单色成分与温度之间的对应关系，而不是说多色光引起的色觉由最强的单色成分决定。“白”是多色光的综合效果，是视觉效果。视觉意义上的多色光的“色”是属于主观的感觉，它与纯客观的单色光的“色”之间没有必然的联系。彩电屏幕能显示黄、橙、紫等种“视觉单色”，但这些色中实际上完全不含黄、橙、紫的单色成分，它们都是由红、蓝、绿三种单色成分按适当的比例配成的具有单色视觉效果的“三色光”。瑞利定律（散射光强度反比于波长的四次方）是专对分子散射而言的。利用瑞利定律不难证明：白光受散射后，散射光中的蓝光（～）的强度是红光（～）的4～6倍。白天除了早晨和黄昏时分以外，人们视野内的大气基本上是受到白光的照射。晴天来自天空的光都是空气分子的散射光，其中蓝、靛、紫成分占80%左右。靛、紫两种成分在太阳光中占的比例本来就不大，因而天空呈现蓝色。从上午8时至下午4时，太阳的直射光中遭到散射的部分是微不足道的。如果有哪个傻瓜愿意用肉眼直接看太阳，那么他看到的就一定是白色圆盘，不可能是“红太阳”。但是在日出和日落之时，人们看到的太阳确实是红色的，这是因为此时的直射光线要在几乎与地面相切的方向上长距离地穿过稠密的大气层，直射光中的每一种单色成分都按指数律衰减，短波成分迅速消逝了，最终自然是红光占绝对优势。尽管日出和日落之时的直射光是红色的，但夕阳斜照下的白色墙壁不是呈现红色，而是呈现橙黄色。这是因为，墙壁不仅接受到红色的直射光，还接受到来自天空的散射光。这时的大气和云朵不是对白光进行散射，而是对已被浓密的大气过滤过的以黄橙为主的直射光进行散射。散射光的光源亮度虽远不及直射光的光源，但其面积远大于直射光的光源。白云和乌云都是由小水滴组成的。瑞利定律对小水滴不适用，因为该定律是以气体分子的二次发射为依据的，而小水
第 4 页
滴是比纳米粒子还要大的无色透明的球透镜。它的所谓“散射光”实际上是反射光以及经过几次折射后的透射光。白云和乌云在“含水量”方面会有些差别，但“含水量”的提法是有点含糊的，词不达意。它可以被理解为整个云朵的含水量，也可以被理解为单个水滴的含水量。这两种理解都有一定根据。乌云能布满整个天空，白云却做不到。由此可见，就总趋势来说，乌云的含水量一般大于白云。但是，天空里的一丝云既可