今年回湖南老家,见到了好几年没见了的大雪。女儿突然问我,为什么雪是白色的?
一开始我有点惊讶,四年级的孩子了怎么还问这么幼稚的问题呢?雪不就是白色的吗?有什么好问的呢。
但一想又有点慌了,发现自己除了说“雪不就是白色的吗”之外还真的答不出个所以然,发现自己的认知原来这么肤浅,幼稚的不是孩子,而是像我这样一直自以为是,对表象下面的原理从不深究的成年人。
决定不再敷衍,打开手机百度,语音搜索:雪为什么是白色的
一、色与光
我们平时画画的时候,可以用各种颜料涂抹出五颜六色的世界。但现实世界中物体呈现出的颜色却并不是因为外界给它涂上去的,而是与物体对光的吸收或反射有关。
可见光是由不同频率的光组成的,我们的眼睛会把不同频率的光识别为不同的颜色。比如让世界表现为绿色的叶绿素,它就是吸收红光与蓝紫光,唯独不吸收中间的绿光,所以表现为绿色。
彩笔里的颜料可以吸收除了它对应颜色的光,只有对应颜色的光进入眼睛,于是你看到了对应的颜色。
比如,一只红笔,它的颜料吸收绿橙黄青蓝紫光,只有红光进入你的眼睛,于是你看到了红色。
色来源于光。
颜料或物体本身并不会生成颜色,而是吸收掉其他颜色的光,使幸存的光反射进入眼睛得以显现对应的颜色。
二、白色与透明
白色不是无色,而是所有可见光光谱内的光都同时进入视觉范围内后,我们的眼睛识别出的颜色。白光包含七种颜色,因此白光也称为全色光。
白色是“什么也不吸收同时向所有方向反射所有方向来的光”,而透明是“什么也不吸收同时让所有的光通过”。
那么水是无色透明的,冰也是无色透明的,雪为什么变成白色的了呢?
三、雪花与冰晶
“空气非常寒冷时,云雾中的水分就会凝集到各种各样的微小的悬浮颗粒身边,不过,这种凝集过程非常之缓慢,因此,水分子不会快速聚集到一起,而是形成一些非常漂亮的表面异常光滑的晶体。随后,在风的作用下,这些晶体在空中互相碰撞,并最终形成了絮状的雪花,所以雪花并不是一整块物体,而是由一些透明的冰晶构成的。”
单独一个冰晶是平整光滑的,也是透明的,这时的光线是可以平平稳稳地全透过去的。当千万个透明的冰晶凑成一朵朵雪花时。这些雪花就成了一个不再平整光滑的大的冰晶集合体,这时,光线在这样的冰晶集合体里面就不可能再直线前进,而是不断被改变方向。千万朵雪花再堆积在一起,其中又有许多的细小的空隙,光会不停地在不再平整光滑的雪花之间发生折射反射。
这样一来,这些雪花又把所有的可见光完全均匀的反射回来了,于是雪就呈现出白色了。
一句话概括,雪花之所以呈现出白色,是因为构成雪花的无数冰晶将所有可见光均匀地反射回来造成的。
四、不止是雪白
透明的东西变成碎屑都会呈现出白色。拍击在岸边的浪花,在研钵里研成碎屑的玻璃,垫在生鱼片下面的成堆的冰屑……