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水为什么是无色透明的呀 为什么水是透明的

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水看起来是透明的，因为它吸收的可见光较少，大部分可见光都能透过水 。
水并非对所有的光都是透明的 。
可见光的范围光是粒子，是电磁波，所以光有波长和频率 。频率越高，波长越短 。
光谱图
从上图来看，我们肉眼可见的自然光属于可见光，只占整个光谱的一小部分 。可见光的波长约为380～780nm，其频率范围约为4.2×10 ^ 14～7.8×10 ^ 14Hz 。
可见光的光子会畅通无阻地穿过水吗？光是无数不同频率的光的能量光子叠加而成的电磁波，每个能量光子都有自己的频率和波长 。光子既是能量光子，也是玻色子 。虽然一个光子非常小，没有静止质量，但它有波动的振幅，而且它是带电的 。这意味着光子注入水中后，不会像中微子那样长时间驱动，可能会在电场的作用下与水分子中的电子发生碰撞 。
真的会碰撞吗？我们来计算一下:单个水分子的体积约为3× 10-29m，单个水分子的直径(假设是球体)约为0.4nm，水分子之间的氢键长度约为0.4nm，可见0.4nm的空间隙对于波长在380 ~ 780nm ~ 780nm的可见光来说太小了，水分子无序排列，不断振动，碰撞几乎不可避免 。
水分子团簇的电子显微镜呈现图像
上图是水表面分子团的电子显微镜渲染图 。像花一样的凸起部分是电子云，中间的凹槽是氢键 。
光子和水分子碰撞会发生什么？水分子在表面聚集了密集的电子云，其中的电子会按照自己的能级(能级)出现在各自的轨道上，我们称之为电子的“基态” 。电子的轨道不是固定的 。当分子受热或受光照射时，由于光子的撞击，那些被照射的电子与光子耦合(激发态) 。耦合的电子得到相应光能量子的能量后，会跳到更高的能级轨道 。
电子云是电子可以瞬间出现的地方，但不代表它有那么多电子 。
同时，那些到达更高轨道的耦合电子是不稳定的，它们往往会回落(回落也是一种过渡)到原来的轨道 。同时，电子会向外释放一个光子 。虽然这个光子与之前耦合的光子不同，但它携带的信息与之前的光子几乎相同 。光就是这样在水中不断中继，直到再次从水中射出 。
光通过与电子耦合在水中传播 。
我们可以看到，水发出的光已经不是之前射入水面的光了 。一个直观的证据是，可见光在水中会因为不同颜色的光子携带的能量不同而有不同的折射率，最终的出射角也会不同 。有时，你可以看到光的红、橙、黄、绿、蓝、紫和七种颜色是有区别的 。
光发出后的分色现象 。
所有的光子都会被透射吗？不是这样的 。当一束太阳光照射到水面上时，大约10%的光子会被水面反射，剩余的相当一部分光子会被水吸收 。水反射的机理很复杂，与本文主题关联不大，这里就略过了 。
我们先来看看水对光的吸收光谱:
水的吸收光谱
从这个吸收光谱中我们可以看出，紫外线波段的大部分会被水吸收；从近红外波段到中红外波段，水的吸收率增加；然而，在远红外波段，水的吸收率逐渐降低 。对于可见光，水的吸收率最低 。
如果单独拿出可见光的吸收光谱，可以看到水对紫、蓝、青色光的吸收率最低，这些频率的光能量子更容易透过水 。没有被水吸收的光谱混合是海水和游泳池的水呈现蓝色的主要原因 。水越深，看起来就越蓝 。而且你分不清杯子里的水的颜色差异 。
【水为什么是无色透明的呀 为什么水是透明的】水在可见光波段的吸收光谱
为什么有些光子会被吸收？这与光子携带的能量有关，也与水分子中电子的“带隙”宽度有关 。水分子吸收光的光谱称为“吸收带” 。以紫外线为例 。当相应频率的光能量子与电子耦合时，耦合电子的能量不足以刺激其顺利跳到之前的能级，由于回落而无法释放新的光子 。激发失败会加速原子的振动，使其产生热能 。
水分子结构示意图，球体代表电子云 。
我们用波长为100nm的紫外线照射，可以很容易地加热水，红外线也可以加热水 。这和我们用微波炉加热水的原理是一样的(微波也是光波)，因为相应波长的光被水分子吸收，产生热能 。
当心水的沸腾 。
(友情提醒:用微波炉加热水后，取出水时一定要小心，因为水被微波加热均匀，即使达到沸点也不会沸腾 。只要稍微晃动杯子或者把勺子放进去，就会发生“沸腾”，过热的水会立刻飞溅出来，有可能造成烫伤！)
从水的吸收光谱也可以看出，水吸收所有的光，但在可见光波段和近紫外光波段吸收较少 。相应频率的光能量子更容易把电子送到它的上导带，回落时发射一个光子 。随着这一过程的重复，甚至可以吸收波长为420nm的紫光 。
一方面海水中杂质多，另一方面与水对光的综合吸收有关 。
海洋越深，光线越弱 。
总结:1.光是由许多不同波长和频率的能量光子组成的电子波 。光在水中是否被吸收，与光子的能量密切相关 。
2.当水分子的电子受到光的照射时，一些电子会获得能量，跳跃到更高的能级 。当耦合的电子回到基带，就会发射出一个光子 。这个光子和之前耦合的光子有几乎一样的信息 。
3.某些频率的光能量子不能激发电子跳到上导带 。它们使水分子振动产生热能，热能同时被水吸收 。水的吸收光谱与不同光子携带的能量有关，也是由水本身的特性决定的 。
4.当没有被水吸收的光传输到我们的眼睛时，我们就认为水是透明的 。水是否透明是指水对可见光光谱的透明程度，本文主要分析可见光 。
5.为了分析方便，本文对水中光透射或吸收的分析都是针对纯水的，不涉及水中可能存在的其他杂质的影响 。
滤除了水面的反射光后，船就像悬着空 。
不及物动词随着传输距离的增加，所有可见光都会被水吸收，所以透明是有条件的 。
你了解水透明的科学原因吗？

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