科学世界:海水的颜色与拉曼获诺贝尔奖

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科学世界:海水的颜色与拉曼获诺贝尔奖

2024-07-10 19:37| 来源: 网络整理| 查看: 265

拉曼的研究

然而,拉曼仅是简单地复述了瑞利的结论,可面对小孩一双明亮而美丽的探询的眼睛,此时的他觉得很不踏实,一丝愧疚感袭扰着他的心,引起了他对瑞利给出的结论的怀疑。

回到加尔各答后,拉曼便立即投入到对小男孩提出的问题的研究中。经过认真研究,反复实验,仔细探索,拉曼发现瑞利对这一问题的解释实验证据不足,为此他决心把这个问题弄清楚。

拉曼从光线散射与水分子的相互作用入手,运用著名科学家爱因斯坦等人的涨落理论,获得了光线通过净水、冰块及其他材料时散射现象的充分数据,证明了水分子对光线的散射作用使海水呈现出蓝色的机理,与大气分子散射太阳光而使天空呈现蓝色的机理是完全相同的,即水分子对光谱上蓝色一端的色光散射更为强烈。进而他又在固体、液体和气体中,分别发现了一种普遍存在的光的散射效应,现被人们统称为“拉曼效应”。该效应的发现为上个世纪初科学界最终接受了光的粒子学说提供了强有力的证据。

海水的颜色

实际上,海水的颜色是由海面反射光和来自海水内部的回散射光的颜色共同决定的。由于蓝光和绿光在水中的穿透能力最强,它们回散射的机会也就最大,所以海水看上去呈蓝色或绿色。

日光投射到海面上,有一部分光被反射,其余的光透射进入水中。日光垂直射向海面时,反射光很少,在平静的海面约有2%被反射。随着太阳趋近于地平线,被反射的日光会逐渐增加。实际上进入海水中的日光量是随着太阳投射角度、天气状况、海面状况和海水的清晰程度等诸多因素的变化而变化的。

日光是由不同波长的光组成,海水对不同波长的光的吸收和散射是有选择性的。海水吸收红光最多,反射蓝光最强,大部分红光仅能入射到深2 m~3 m的水层中,蓝光穿透最深,超过500 m。

另外,海水中的悬浮颗粒对波长短的蓝光与绿光吸收较多,而对其他颜色的光的散射则与其波长无关。海水的颜色主要由水分子和悬浮颗粒对光的散射所决定。所以混浊程度不同的海水,颜色也不同。近岸的海水悬浮颗粒不仅比较多,而且颗粒也大。所以从远海到近岸水域,海水的颜色依次由深蓝逐渐变浅、在含沙量较多的河口附近,海水中有大量的陆地植物分解产生的浅黄色物质,因此海水看上去为淡绿色。

拉曼因此荣获了1930年的诺贝尔物理学奖,使他成为印度也是亚洲科学史上第一位获此殊荣的科学家。

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