書上說水是無色的,可是,人們?yōu)槭裁茨芸匆娝?相信生活中不少人都有這樣的經(jīng)歷,自己的孩子問一些看起來非常簡單,但又讓我們十分頭疼的問題。當我們嘗試回答
相信生活中不少人都有這樣的經(jīng)歷,自己的孩子問一些看起來非常簡單,但又讓我們十分頭疼的問題。當我們嘗試回答這些問題時,即使我們知道問題的答案,但如何更加簡單明了地講解給孩子,也是一門學問,你總不能用一些非常專業(yè)的術(shù)語去給孩子講解吧,這樣會適得其反,需要用盡量通俗的語言講給孩子聽。
回到問題中來,水是透明的,為什么我們能看見呢?簡單回答就是因為反射折射的問題,如果水沒有任何雜質(zhì),絕對純凈的水是透明的,我們應該看不到水。但現(xiàn)實中水沒有絕對純凈的水,都會有一定的折射反射發(fā)生!
同時,即使真的有絕對純凈的水,是完全透明的,也并不意味著我們看不到水的存在,還取決于水周圍的環(huán)境,這是一個相對性問題。比如絕對純凈的水裝在帶有顏色的杯子里,因為杯子周圍的空氣不是絕對純凈的,也不是完全透明的,所以我們能“看到”水的存在,當然不是真的“看到”,就相當于“影子是黑色的沒有光線進入我們眼睛里,為何能看到影子?”是一個道理,因為影子周圍有光線!
事實上,你完全可以用透明的玻璃舉例子作對比讓孩子更加直觀地理解,玻璃如果擦得很干凈,也很容易讓人看不見,現(xiàn)實生活中就經(jīng)常會出現(xiàn)有人撞到透明玻璃的情況。
當然,如果深層剖析其中的原理,會涉及到很多物理學上的折射反射問題,講起來會比較晦澀。如果講解的對象一個低年級的小學生問這個問題,只有8,9歲的孩子,反而會適得其反,不但不能讓孩子明白其中的道理,反而會變得越來越糊涂。
我不太想打擊你和你兒子,但是嚴格來說,在絕大多數(shù)情況下你根本看不見水。
在水不夠深的情況下,你只是以為你看見了水,其實你根本沒有看見,只是你的大腦根據(jù)光學差異,再結(jié)合以往經(jīng)驗,分析出了一個范圍里有水而已。
光線照射到物體上,再反射到我們的眼睛里,晶狀體把接收到的光線投射到視網(wǎng)膜上成像,于是我們就看見了這個物體。
與此同時,由于不同的物體只會反射出不同波段的光線,因此我們就看見了各種各樣的顏色。
不僅如此,我們眼球中的成像實際上還是倒立的,是大腦進行了修正。
這一過程跟照相機如出一轍。
水雖然也能反射光線,可是水的透光率特別高,在水不夠深的情況下,絕大部分光線直接穿透過去了,僅有極少數(shù)量的光線會反射回來,數(shù)量根本不足以達到肉眼能感知的程度,因此在這種情況下我們是看不見水的。
只有在水足夠深的情況下,反射回來的光線數(shù)量足夠多了,我們才真正看見了水,而此時的水也是具有顏色的,譬如藍色的大海,綠色的湖泊。
其實我們可以通過一個最簡單的小實驗來證明這一點——下面這個瓶子是空的還是有水的?
顯而易見,在通透度很高的容器里,假如找不到水面,我們很難判斷里面究竟有沒有水。
可如果瓶子里裝的是沙子,我們不需要去尋找什么表面,一眼就能判斷出瓶子里有沙子,原因就是我們真的能看見沙子,但真的看不見水。
不過,我們一旦拿掉瓶口的遮擋,你是不是立刻就感覺你看見瓶子里的水了?
現(xiàn)在你再結(jié)合上面的內(nèi)容仔細想想,你究竟是真的看見了水,還是大腦通過瓶子和水的光學差異,分析出了里面有水。
請不要試圖抬杠,我知道,伏特加瓶子里裝的其實是酒。
因為玻璃和空氣也存在光學差異嘛,瓶子背后的景物反射回來的光線,穿過瓶子之后受到了扭曲和折射,于是大腦便根據(jù)這一現(xiàn)象分析出了那里有一個透明的瓶子!
同樣上面的道理一樣,在玻璃不夠厚,并且很平整的情況下,我們也是看不見玻璃的,所以常常有人會一頭撞在過于平整潔凈的玻璃門上面。
或者一看見門框就錯誤地認為那里有玻璃……
在盆子里的水不斷晃蕩的情況下,盆底反射回來的光線就會不斷地受到扭曲,因此我們的大腦能夠判斷出水的存在。
如果盆子里的水是完全靜止的,我們只有找到水面才能判斷出盆子里有沒有水,但我們并不是真的看見了水。
假如你不相信,那我們再做一個簡單的小實驗來證明這一點——下面這口鍋是空的還是有水的?
看不出來,對吧。
因為你找不到任何對比,沒有對比大腦就無法分析鍋里究竟有沒有水。
然而我們?nèi)サ粽趽踔,你又覺得自己清清楚楚、明明白白地看見鍋里的水了。
明白了嗎?你其實根本就看不見水,只是你的大腦對物體的顏色、形狀、狀態(tài)等差異進行對比之后,分析出了水的存在。
這些差異統(tǒng)統(tǒng)來自于光線——水在一定程度上改變了物體反射出來的光線的速度、數(shù)量和波長,使得穿過水的光線會稍稍有別于穿過空氣的光線。
而眼睛是通過光線看見物體的,一旦眼球接收到的光線出現(xiàn)了差異,物體的顏色或形狀也就出現(xiàn)了不同程度的變化,于是我們的大腦便根據(jù)這一變化,分析出了水的存在。
其實“透明”這個詞語的含義本身就很籠統(tǒng),一般來說,只要是光線能夠穿透的物體,都可以被稱為透明物體,從這個意義上來說,空氣本身也是一種透明物體。
然而,世界上并沒有絕對透明的物體,絕對透明就意味著沒有物體。
因為物體是原子構(gòu)成的,而原子會吸收和反射光子。只要有原子的存在,就必定有一部分光子會被吸收和反射,只有真空才能讓光線全部通過,這也正是光線只有在真空中才能以100%光速傳播的原因,而真空就意味著沒有任何物體存在。
由此可見,原子的種類、數(shù)量和密度決定了能通過的光子數(shù)量,也就是所謂的透光率;同時它們還決定了光線的傳播速度,也就是所謂的折射率——由于光線只會沿耗時最短的路徑傳播,所以光線的傳播速度被改變后,傳播的路徑也會發(fā)生變化,折射就是這樣發(fā)生的。
空氣、玻璃、水,或任何透明物體的原子組成都是各不相同的,它們的透光率和折射率當然也就各不相同。
正因如此,當光線穿過不同的透明介質(zhì)之后,剩下的光線的波長和方向就發(fā)生了變化,導致我們眼中的物體狀態(tài)也隨之發(fā)生了變化,使得我們能夠憑借經(jīng)驗分析出物體與我們之間隔的是空氣、水、還是玻璃。
但這絕不表示我們真的看見了這些透明的物體,我們真正看見的其實是被這些透明介質(zhì)扭曲了的物體,而非介質(zhì)本身。
但是生活中我們明明能看到水。是怎么回事?請看下圖判斷幾個問題:
下面兩張圖是兩根筷子分別放到碗里,一個碗有水,一個碗沒水。
問題一:請判斷圖1和圖2哪個碗里水?
圖1
圖2
相信大家都不傻。應該都會判斷圖1有水,水使筷子的反射的光發(fā)生折射,筷子看起來好像彎的、被折了,而正常筷子是直的,所以我們判斷圖一有水。但請問你看到水了嗎?或者說你看到水這種物質(zhì)了嗎?并沒有!
請接著看圖:
仔細看下圖中畫紅圈的位置,是不是和圖1有區(qū)別。因為圖1那個地方被我P了。
圖3
如果你看到下面這張沒畫紅圈的圖4更容易判斷有水!而且有些人可能會說:“我看到水了,上圖畫紅圈的位置水出現(xiàn)了,我看到了\"
圖4
請繼續(xù)看圖:
看到下面這張圖5,你是否要說:\"我這回真看見了,那一圈,沿著碗都是水,滿滿的一碗水!\"
圖5
問題來了:
為什么我把紅圈位置P了,你就看不到物質(zhì)水本身,只能判斷有水。我只是P了那一小塊地方,又不是把水P沒了。
其實我P掉的不是水,是筷子與水分割的界面。你最后的圖看到的不是滿滿的一碗水,是你看到的了水的界面,一個圓形的界面。你還是看不到水。
如果還是不明白繼續(xù)往下看:
下圖能否判斷瓶里是否有水?
下面這張圖一看就知道瓶里有水,因為你看到了水的界面,而上圖水的界面被我遮擋住了,所以不能判斷。
同樣空氣你看不到,但是當把空氣注入水中產(chǎn)生氣泡,你看到的氣泡就是空氣與水的界面,你好像就能看到空氣,也能看到水一樣。
但是如果水里或者海底沒有氣泡,沒有界面,你是看不到水的。
感受一下
水是透明的,為什么能看見?空氣為什么看不見?
不同的介質(zhì),光在其中傳播的速度是不相同的,從而導致光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,在其分界面會產(chǎn)生折射和反射,當反射光進入我們眼睛中時,我們就看到了這個物體的存在。
例如,我們將門外的空氣和室內(nèi)的空氣看作兩個介質(zhì),因為光在它們中的傳播速度相同,那么當陽光從室外傳向室內(nèi)時,光只發(fā)生直線傳播,不會發(fā)生折射和反射,室內(nèi)空氣沒有反射光線進入我們眼睛中,自然就看不到了。
光速與介質(zhì)的密度有關(guān)(光疏介質(zhì)與光密介質(zhì)),密度越大,光速越慢。
如果我們將兩個密度接近的介質(zhì)放在一起,它們的光速接近,在界面處發(fā)生的反射和折射就小,幾乎接近直線傳播,就很難分清這兩種介質(zhì)了。
例如,我們將一塊玻璃放入水中,我們幾乎看不到水中的玻璃了。我們常常在電視中看到魔術(shù)師在水面上閑庭信步,其實就是在水中架一座玻璃橋,魔術(shù)師信步在玻璃橋上走過。
前面有人說,水是透明的,因為有雜質(zhì)所以能看見,難道純凈水就看不到了嗎?別臆想,最好去了解科學的本質(zhì)。
很多大神,又是折射,又是反射,又是衍射,又是雜質(zhì),又是密度等等,大秀一番,卻不知所云。
一眾附庸風雅者,頻頻點贊。
熱鬧的很,可笑至極。
你在空氣中,自然看不見空氣;
如同你在水下,看不見水。
你在空氣中,能看見水;
如同你在水中,能看見氣泡。
所以,正確的解釋是:
你不能看見你所處的透明介質(zhì)(氣體或液體),但是你能夠透過各種光學現(xiàn)象,看見你所處的介質(zhì)中,其它的透明物體。
謝謝邀請,看到這個問題,讓我想起多年前聽過一個愛因斯坦小時候的故事。都知道愛因斯坦家是做無線電的。一天小愛因斯坦問他老爸一個問題,和這個問題類似,當時的科學實際上也無法解釋。什么問題呢 愛因斯坦問他爸爸:同樣是固體,為什么光可以穿過玻璃,而不能穿過墻。光是如何從玻璃穿過去的。畢竟玻璃是固體呀。人手都穿不過去,玻璃是怎么讓光穿過去的。
后來愛因斯坦研究了量子力學,給出了自己的答案。大概意思是,光是以一種波的形式傳播。而光有不同的波段,不同波段產(chǎn)生不同的顏色。而超過肉眼接受的光包括紅外線光和紫外線光。一個是高頻段光源,一個是超低頻段光源。人可以區(qū)分的顏色很少,在地球生物中算中下游。據(jù)說蜜蜂可以看見紫外線和紅外線。
回答了光穿過玻璃的問題。愛因斯坦的答案是,光并沒有穿過玻璃,而是通過撞擊將自己和玻璃中的光子置換出去,類似于核裂變時候中子轟擊鈾里的中子的原理,卻別是光的質(zhì)量很小,他只能通過撞擊置換出同樣的光子。
而另一種解釋是,光在照射到物體的時候,這個物體和光相同頻譜的光子會被反射。而不同頻譜的光會被吸收并產(chǎn)生熱能。人眼看到的就是物體反射的相同頻譜的光。所以人眼中物體是五顏六色大隊。白色表示他可以反射各種頻譜的光,集合起來就是白色,而黑色表示他可以吸收絕大多數(shù)頻譜的光,人眼看不見他反射的光所以人看到就是黑色。而人可以透過水看見水另一邊的光,則表示水或者玻璃可以讓光在他的內(nèi)部傳播。他不反射也不吸收任何光源。換句話說,有黑的,有白的,為什么不能有透明的。
好啦就解釋這么多。歡迎大神指正,謝謝樓主邀請么么噠
看了十幾個人的回答,感覺都沒有說明白。末學來回答。
假設(shè)【兒子】是一個小孩。不要扯【折射】【密度】等概念。如果小孩再問“為什么會折射”,越解釋越多……
問:水是透明的為什么能看見。
只要把兩個核心知識點講明白就行。
第一,完全透明的物體,我們?nèi)庋劭床灰姟?/p>
第二,因為水不是完全透明的,我們才能看見。
如果孩子不理解上面兩個知識點,
可以舉例,你和孩子面對面坐下,雙方中間有空氣阻隔,但是能清楚看見對方,是因為空氣接近完全透明。
再讓孩子看窗外,很遠處的建筑和山,會有一種朦朧的感覺,這就是空氣中雜質(zhì)太多了,戶外霧霾空氣不是完全透明了,我們看遠處上去就灰蒙蒙的。
總之,給孩子講簡單的道理,不要去扯一些高級的概念,這樣反而越講越復雜,最后自己可能就講不清楚了。
水是透明的,但是我們?yōu)槭裁茨芸匆?這個問題非常好,說明您兒子很注意觀察,而且善于思考,好好引導,必成大器。
我們的物理和化學中,對水的性質(zhì)的定義是一致的:無色,無味,透明的液體。這里的“水”,是指一種“物質(zhì)”,是純凈物,不是混合物,也就是只有水分子組成,不含任何雜質(zhì)。下面我們所說的“水”,都指純凈物。
“水是透明的”,這個“透明”,指的就是透光,是指某種物質(zhì)能夠讓光線通過。這里的光,指的可見光。那么我們是如何判斷一種物質(zhì)或物體是透明的呢?
通常用兩種方式:
一 是我們正面面對一種物質(zhì)的時候,如果能夠看到這種物質(zhì)后面的物體,或者說我們認為本不應看到的物體,我們就說這種物質(zhì)是透明的。比如面對空氣能夠看到白云、太陽、星星等,所以空氣是透明的;面對海水能夠看到看到海里的海草、游魚等,所以水是透明的;面對干凈的玻璃,能夠看到窗外的高樓、車輛、行人,所以玻璃是透明的。
二是我們已經(jīng)知道眼前有物體,但是仍然能夠感知到物體背后的光,雖然看不清,我們也認為物體是透明的,或者是有透明度的。比如我們閉上眼睛,知道有皮膚的阻隔,可是強光照射過來的時候,仍然能夠“看”到光,所以在此意義上,皮膚也是有透明度的;寶石、瓷器、紙張等物體的透明我們一般是如此認知的。
不管哪種方式,我們認為某種物體透明,都是指光線穿透了這種物體,在我們的眼睛中形成了影像,也就是透過而“看到”了。因為我們之所以能夠看到物體,就是因為物體反射的光線傳播到了我們的眼睛里。以下透鏡成像的原理圖我們應該比較熟悉。
水就是因為具備了光線穿透的能力,光通過水的時候幾乎能全部通過,而把光線傳到我們的眼睛里,所以我們定義:水是透明的。空氣、酒精、玻璃也是如此。
水之所以無色,是因為所有的有色光譜幾乎都能通過,所以我們說它是無色的;有顏色的透明物質(zhì)是因為吸收了其他顏色的光,只讓自己同顏色的光通過,所以我們才能判斷出顏色;不透明的物體是因為吸收了其他顏色的光,只把某種顏色的光反射到我們的眼睛里。反射所有的光,我們認為是白色,所有光都不反射,我們認為是黑色。
為什么有的物體透明,有的不透明呢?這是因為物體的分子結(jié)構(gòu)不同造成的。
比如空氣液體,因為氣體分子小,結(jié)構(gòu)松散,中間空隙大,所以光容易通過;水及透明液體的透明原理也是如此;玻璃是固體,是因為分子排列規(guī)則,給光線通過提供了通道,所以玻璃透明,玻璃粉卻不透明。
那么,水是透明的,為什么我們能看到呢?
這里的能夠看到,有兩種情況:
第一種情況:當我們在水外面的時候,是通過光在水與其他物質(zhì)邊界處的反射,光反射到了我們的眼睛,讓我們看到了水;
第二種情況:當我們在水中,而與水之間沒有任何遮擋物的時候,水如果是純凈而靜止的,我們是看不到近處的水的,就如同我們看不到眼前的空氣一樣。我們水下攝影和空氣中效果能夠一樣就說明了這一點?扇绻谏钏校覀兺高^水看水面的時候,水因為有了顏色,然后我們也感到自己看到了水,如同我們看到了藍天,可天空也是由透明的空氣組成的。
第一種情況,我們通過水的邊界看到了水,是因為光在邊界處產(chǎn)生了反射。
我們知道,物質(zhì)折射率的不同,光在從一種物質(zhì)進入另一種物的時候會產(chǎn)生折射和反射,這是為什么呢?是因為物質(zhì)分子會反射和吸收。
我們前面講過,光線之所以會通過,主要是因為分子間的空隙。光射到分子的時候,會產(chǎn)生反射和吸收,只是因為比例很小,所以物質(zhì)厚度不大的時候不被我們感知到。而光從一種物質(zhì)進入另一種物質(zhì)的時候,通道位置發(fā)生了變化,光線的方向也就發(fā)生了變化,更多的光因為沒有對準通道而射到了分子上,就產(chǎn)生了邊界的吸收和反射。就如同日常生活中車道寬窄改變一樣,可光相對于分子這么大的粒子來說,是直行的,也就發(fā)生了撞車。
光通過邊界的反射到了我們的眼睛里,我們就看到了水的邊界,也就看到了水。
第二種情況,水是無色透明的,為什么我們在深水中能夠看到水的顏色呢?
我們說過,水是幾乎讓所有的光通過,但并不是全部,絕大部分光能夠通過水分子間的空隙穿過,但是仍有一點照射到了水分子上,產(chǎn)生了微小的反射和吸收。我們定義了陽光是由紅橙黃綠青藍紫七種顏色組成的,水分子對不同顏色的光的吸收能力是不一樣的,其中短波,也就是偏紫的光吸收能力最弱,所以通過的最多,空氣也是如此,而我們的眼睛對紫光敏感度不如藍光,所以當水或空氣的厚度足夠大的時候,光的吸收達到我們的眼睛能夠感知的臨界值以上時,我們就看到了空氣或水是藍色的了。
所以,水是透明的,卻能被我們看到。我的回答,能為您解惑嗎?
首先,人眼看到的任何東西,都是光線進入眼睛后,在視網(wǎng)膜上形成了一個像,再通過視神經(jīng)傳達到大腦,我們就能看見這個東西了。
那么光線怎么進入眼睛里面呢?一般是兩種情況,一個是物體本身自己可以產(chǎn)生光線,比如電燈,太陽,手機電腦屏幕之類的,這些東西自己能發(fā)光,它們發(fā)出的光線進入眼睛,你就看見了相應的東西,物理上把這些東西叫光源。
第二種情況就是物體本身不會發(fā)光,比如樹,書本,包括人,自己是不能發(fā)光的,那為什么也能看到呢?這就是因為反光,由光源射出來的光線碰到物體以后反射到人眼里面,這時候就能看見這個東西了,我們說伸手不見五指,就是因為沒有光源,手指沒法反光,自己又不會發(fā)光,所以就看不見了。
知道了這些就能解釋為什么水是透明的但能看見了,再透明的水都是會反射光線的,一旦反射光進入人眼,人就能看見水(玻璃窗也是同理),第二是折射,水因為是透明的,除了反射出來的一部分,大部分光線是可以穿透過去的,但是不同密度的介質(zhì)中,光的傳播速度不同,導致了折射的發(fā)生,我們通過參照水下的物體發(fā)生折射變形,結(jié)合自己的生活經(jīng)驗,也能判斷水的存在。
嚴格來講,是看不見水的,只能看見當水面不平整的時候光的漫反射,才能看到水面,好比這張圖,我拍的是水,你能看到水?
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