Frage:
Warum hat Wasser keine Farbe?
DARYL JOSEPH.G
2017-04-04 07:28:52 UTC
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Wenn eine Substanz Licht absorbiert und reflektiert, zeigt sie die Farbe des absorbierten und reflektierten Lichts.Aber Wasser ist farblos.Absorbiert und reflektiert es Licht?Was ist der Grund dafür?

Es gibt einen kleinen Unterschied in der Absorption von Wasser in verschiedenen sichtbaren Wellenlängen, so dass große Wassermassen bläulich-grünlich aussehen (auch ohne Verunreinigungen).
Siehe [diese Frage] (http://physics.stackexchange.com/q/105707/).
Tatsächlich hat Wasser eine leichte Blautönung
Es gibt auch eine Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und dem absorbierten Licht, ein Leiter kann nicht transparent sein (weil die Energie zum Bewegen eines Elektrons vom Valenzband zum Leitungsband geringer ist als die Energie eines Photons, so dass das Photon zerstört wird)
Sie können auch die umgekehrte Frage stellen: Warum haben wir uns entwickelt, um meist nur Frequenzen zu erfassen, die nicht vom Wasser absorbiert werden?
@biziclop - Ich meine, das ist ganz einfach.Wir haben uns unter Wasser entwickelt, und das ist einfach das Spektrum, das dort am besten sichtbar ist.Es wird erwartet, dass es ehrlich ist.
@Davor Natürlich ist es eine triviale Beobachtung, aber sie bringt uns der Antwort auf die ursprüngliche Frage näher.Wasser ist für die Frequenzen, die wir sehen, weitgehend transparent, weil sich unsere Vision so entwickelt hat.
@biziclop - Ich dachte mir, dass die Frage eher im Sinne von "Welche physikalischen Eigenschaften machen Wasser im beobachtbaren Spektrum transparent?"
Wenn Sie nur die Absorption betrachten und die Streuung ignorieren, können Sie dies auf die Bandlücke des Materials reduzieren, wodurch es zu einem Isolator wird.(Ja, Wasser ist ein Isolator) Sichtbare Photonen haben nicht die Energie, ein Elektron in das Leitungsband zu befördern, während Metalle ein kontinuierliches Leitungsband (keine Lücke) haben und daher Licht leicht ein Elektron fördern kann.Ein interessantes Ergebnis davon ist, dass Halbleiter über das sichtbare Spektrum sehr ungleichmäßige Absorptionseigenschaften aufweisen können (Bandlückenenergie korreliert mit Energie des Photons des sichtbaren Lichts)
Wie @PrittBalagopal sagt, ist Wasser blau: https://www.dartmouth.edu/~etrnsfer/water.htm, aber schweres Wasser ist nicht: http://chemistry.stackexchange.com/questions/71894/is-it-true-das-schwere-Wasser-ist-nicht-blau
Vielleicht möchten Sie [diesen Artikel] (http://www.dartmouth.edu/~etrnsfer/water.htm) darüber lesen, warum Wasser blau ist.
Vier antworten:
Floris
2017-04-04 08:03:31 UTC
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Flüssiges Wasser absorbiert im sichtbaren Licht nur sehr wenig - deshalb sieht es farblos aus.

Auf Wikipedia gibt es einen sehr umfangreichen Artikel über die Absorption elektromagnetischer Strahlung durch Wasser.

Einige Highlights:

  • Es gibt einen Unterschied, ob es sich um Feststoff (Eis), Flüssigkeit ("Wasser") oder Gas (Dampf) handelt. Dies hat damit zu tun, dass ein Großteil der Absorption auf molekulare Schwingungen zurückzuführen ist - und nicht alle Schwingungen in allen Zuständen möglich sind
  • Flüssiges Wasser hat eine sehr geringe Absorption im sichtbaren Spektrum. Hier ist eine grafische Darstellung der Absorption (Hinweis - dies gilt für PURE-Wasser; Verunreinigungen beeinträchtigen die Transparenz erheblich. Beispielsweise streuen feine Partikel im Wasser vorzugsweise blaues Licht):

enter image description here

Namensnennung: Darekk2 auf Wikipedia, basierend auf

Aus dem Wikipedia-Artikel:

Die Absorption wurde einer Folge von Oberton- und Kombinationsbanden zugeschrieben, deren Intensität bei jedem Schritt abnimmt, was zu einem absoluten Minimum bei 418 nm führt, bei welcher Wellenlänge der Dämpfungskoeffizient etwa 0,0044 m $ ^ {- 1} $ beträgt. Das ist eine Dämpfungslänge von etwa 227 Metern. Diese Werte entsprechen einer reinen Absorption ohne Streueffekte

Es sieht aus wie eine Absorption von 2+ Größenordnungen zwischen Blau und Rot.Das ist ein Unterschied der Dämpfungslänge von etwa 1 Meter bis 227 Metern.So sollte auch 1 Meter tiefes Wasser bläulich oder zumindest grünlich aussehen.1 Meter ist viel Wasser, außer in einem Pool oder mehr oder einem entworfenen schmalen Rohr, also kann ich sehen, warum nicht offensichtlich.
In einem Glas Wasser.
Können Sie die Erläuterungen in diesem Diagramm erweitern?Da die Linie bei Rot am höchsten ist, absorbiert sie Rot besser als andere Farben, was bedeutet (ich vermute hier), dass es andere Farben reflektiert, was bedeutet (erneut erraten), dass es bläulich erscheint.
@BurnsBA Das Diagramm erklärt, dass die Absorption bei allen Wellenlängen extrem niedrig ist - bei 700 nm beträgt sie 0,6 / m.Das heißt, wenn Sie einen 700-nm-Lichtstrahl durch reines Wasser senden, haben Sie nach 1 m immer noch $ e ^ {- 0,6} $ des Originals - ungefähr 55%.Dies bedeutet, dass Sie die roten Komponenten schneller verlieren, wenn Sie weißes Licht durch eine dicke Säule aus reinem Wasser filtern - so dass das Ergebnis etwas blauer wird.In realen Situationen spielt die Partikelstreuung jedoch eine große Rolle.
Ein Bild auf der Webseite [Ursachen der Farbe] (http://www.webexhibits.org/causesofcolor/5B.html) zeigt die leicht blaue Farbe einer 3-m-Wassersäule.Schauen Sie oben im Abschnitt "Warum Vibration?"
@OrangeDog - Es tut mir leid, aber das sage ich.Wenn Sie Wasser "betrachten", schauen Sie nicht auf die Oberfläche - normalerweise schauen Sie durch das Wasser (am Boden des Behälters usw.) und schließen auf "keine Farbe", da der Boden dieselbe Farbe hat wie wennEs hatte kein Wasser gegeben.Ich wollte nicht implizieren, dass ich über Reflexion sprach (was viel mit dem komplexen Brechungsindex zu tun hat und wie sich dieser mit der Frequenz ändert).
@Floris I @ die falsche Person
@BurnsBA Das Gegenteil von Absorption ist keine Reflexion.Strahlung kann auch direkt durchgelassen werden.
Asher
2017-04-04 07:39:21 UTC
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Wasser absorbiert im sichtbaren Bereich nicht viel Licht, sodass das meiste sichtbare Licht einfach durchgelassen wird.Wasser ist jedoch für einige andere Wellenlängen wie Mikrowellen undurchsichtig.

Whit3rd
2017-04-05 03:21:57 UTC
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Unsere Augen bestehen aus wässrigen Teilen.Wenn Wasser stark absorbiert hat Licht von irgendeiner Farbe, es wäre notwendigerweise eine Farbe, die wir nicht sehen können, für die wir keinen Namen haben.Wasserdampf und viele andere atmosphärische Gase sind natürliche Grenzen des Umgebungslichts, daher ist es nicht überraschend, dass wir beschreiben sie als "transparent" für sichtbares Licht.

Wasser (Flüssigkeit und Dampf) hat im fernen Infrarot IR-Spektrum eine gewisse Farbe mit einer Absorption bei 3, 6 und 12 Mikrometern.Sogenanntes "Gletschereis" kann sein eine auffällige blaue Farbe (möglicherweise aufgrund von Verunreinigungen wie eingeschlossener Luft).

Sehr interessanter Blickwinkel, um diese Frage zu beantworten.Eine Art "anthropisches Prinzip" Antwort.
Wenn Wasser Licht von irgendeiner Farbe stark absorbieren würde, wäre der Zentimeter oder so in unseren Augen plausibel immer noch einigermaßen transparent.Auf einer anderen Spur spielt die Farbe des Eises keine Rolle (das Absorptionsspektrum der festen und flüssigen Phasen eines Materials kann in Beziehung gesetzt werden, muss es aber nicht sein), aber wenn man Luftblasen die blaue Farbe zuschreibt, ist sie auf jeden Fall genau rückwärts (normal)Das Eis ist weiß, weil es von Luftblasen gestreut wird. Das Gletschereis ist blau, weil die Blasen herausgedrückt wurden.
@EmilioPisanty: Es ist unklar, dass Druck Luft entfernen würde;es könnte sich stattdessen im Festkörper auflösen (es gibt sicherlich ETWAS, das Farbzentren erzeugt).
In diesem Fall, wenn es Ihnen wirklich so wichtig ist, legen Sie ein solides Argument vor und belegen Sie es mit Referenzen.Und während Sie dort sind, müssen Sie auch nachweisen, warum es für das Spektrum des flüssigen Wassers überhaupt relevant ist.
anna v
2017-04-04 08:36:10 UTC
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Wenn eine Substanz transparent ist und keine Farbe reflektiert, bedeutet dies auf Partikelebene, dass die Photonen, auf denen klassisches Licht reitet, nur elastische Wechselwirkungen mit dem Medium, dh den Atomen und Molekülen, haben und kein Energieniveau in der optischer Bereich, so dass sich das Gleichgewicht der wahrgenommenen Farben ändert.

Nehmen Sie einen rot gefärbten Kristall, durch den ein Lichtstrahl rot wird. Auf Partikelebene bedeutet dies, dass Photonen von den Atomen und Molekülen und dem Gitter absorbiert werden, so dass die Mischung der austretenden Frequenzen als rot wahrgenommen wird.. Das gleiche würde passieren, wenn Sie rote Tinte in Wasser gießen. Die zusätzlichen Moleküle der roten Tinte absorbieren die entsprechenden Frequenzen, um die als rot wahrgenommenen Frequenzen zu belassen.

Bitte beachten Sie, dass die Energie der absorbierten Photonen ein Elektron auf ein höheres Niveau hebt oder die Gitterposition eines Atoms / Moleküls ändert. Bei der Entregung kann es bei einer Änderung der Frequenzen zu Kaskaden zu niedrigeren Pegeln kommen, aber auch die Winkelverteilung der von der Entregung kommenden Photonen ist sphärisch und die Kohärenz mit dem Strahl würde verloren gehen. Dies bedeutet, dass bei der Übertragung von Bildern der Prozess elastisch ist, damit die Kohärenz nicht verloren geht.



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