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周玄九：米爸讲科学 | 为什么水是透明的，大海却是蓝色的，雪是白色的？4 赞同 · 1 评论文章
宇宙浩瀚，星河璀璨，我们的世界是如此精彩而又奇妙。面对神奇自然、大千万物，每一位小朋友，都会有变身「十万个为什么」的好奇宝宝时刻。身为一名理工科爸爸，在鼓励孩子自己思考、寻求答案的前提下，自觉有责任也有义务，为孩子答疑解惑，尽自己一份绵薄之力。
今天，我就先试着向小朋友们解答一个问题，也是花生米曾经问过我的一个问题，「为什么水是透明的，大海却是蓝色的，雪是白色的？」
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首先，得跟小朋友们聊聊，我们为什么会看到不同的颜色。
我们的眼睛，是靠接收外界的光线来观察世界、认识颜色的。光的本质是电磁波，不同波长的光对应不同的颜色。我们用眼睛看东西，其实是在用眼睛接收各种波长的可见光。当我们眼睛里的视锥细胞接收到不同波长的可见光，就会告诉我们的大脑，让我们产生看到颜色的感觉。
我们看见一个东西有某种颜色，代表着那个东西反射了某种特定波长的光。比如，我们看见绿色的叶子，那是因为叶子里的叶绿素吸收了可见光中的红光和紫光，使叶子反射出绿光，然后我们的眼睛接收到绿光，就产生叶子是绿色的感觉。
如果某个东西将所有入射的可见光全部吸收了，也就是说没有可见光被反射到我们眼睛里，那么这个东西在我们的眼睛看来就是黑色的。如果某个东西完全不吸收入射光，所有的可见光全都反射到我们眼睛里，那么我们看到的就是所有赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫光的混合，也就是阳光的颜色——白色。如果某个东西能被所有的可见光穿透，而不发生反射、折射和散射，那么我们就会看到那个东西是透明的。
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接着，要向小朋友们声明一下，水并不是透明的，水是有颜色的，水的颜色是蓝色。
准确地说，水的颜色会随着水周围的环境而变化，水里溶解的元素或悬浮的杂质，都可能使水产生不同的颜色。平时我们看见的水似乎都是无色透明的，那是因为水量相对较小，而组成水的水分子们，对可见光的吸收太少，简直可以忽略不记。因此，几乎所有可见光都会从水中穿透，在我们的眼睛看来，水自然就是透明的了。
但实际上，纯净的水会呈现淡蓝色。当水特别多、特别深时，我们会很容易地发现这一点。尽管前面说过水分子对可见光的吸收微乎其微，但水分子里有一个叫「氢键」的东西，在它的作用下，水对红光、绿光的吸收，会略微比蓝光更多，从而使蓝色光线更容易显现。
所以，当纯净的水达到一定深度时，就会呈现蓝色，水越深就越蓝，比如海洋和冰川中那些巨大的冰块。光线在穿透很深的海水或冰块时，沿途损失的红光越来越多，到达几米深时，大部分的红光就已经消耗殆尽，而蓝光却可以穿透很远。在被完全吸收之前，蓝光可以自由的散射和反射，其中一部分最终返回海水或冰块表面，把蓝光照射进我们的眼睛。此外，海洋和湖泊的表面经常反射蓝色的天空，这也会使其显得更蓝一些。
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最后，我们来说说，雪为什么是白色的。
简单来说，这是由构成雪花的无数冰晶所产生的反光造成的。雪是由许多冰晶组成的。如果我们单独看每一片六角形的小冰晶，它们确实是透明的。但在下雪时，成百上千个微小的冰晶会杂乱地聚集在一起，形成了一片片我们熟悉的雪花。地面上的积雪更是复杂，在数以百万计、错落无序的雪花之间，还会充斥着大量的空气。这是雪花、积雪有别于内部均匀的冰块之处。
于是，可见光在雪花和积雪中传播时，被多次折射、反射，而且折射、反射后的光还会不断叠加，再次折射、发射。最终，复杂的多次折射、反射，使得各种波长、颜色的光混合在一起，变得乱七八糟，一起反射回来，没有哪种特定波长的光，会被整齐统一地吸收或反射。就这样，在我们的眼睛看来，雪就变成了白色。
好啦，各位未来的小科学家们，我们今天的科学课就到这里了。不知道小朋友你有没有听懂呢？咱们下次再见喽~
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