在玻璃杯中制造“落日”

西達(dá)

聽，兩個(gè)“實(shí)驗(yàn)迷”在討論什么？

“你有沒有想過，為什么天空是藍(lán)色的？為什么正午時(shí)分，太陽(yáng)是黃色的，而日落時(shí)太陽(yáng)變成了紅色？”

“這個(gè)嘛，我猜好像是跟大氣層有關(guān)系?！?/p>

“嗯，猜得還有點(diǎn)靠譜。不過，要想知道究竟為什么，咱們可以動(dòng)手制造一個(gè)“大氣層”，來尋找答案。”

“動(dòng)手制造“大氣層”？聽起來太酷了吧！”

做一做

地球被一層很厚的氣體包圍著，這就是大氣層。地球的大氣層是由氣體分子、水蒸氣和塵埃顆粒構(gòu)成的。我們要制造“大氣層”，其實(shí)就是做一個(gè)大氣層的模型。

實(shí)驗(yàn)用品：

一只透明的玻璃杯、一只手電筒、半勺牛奶、200毫升水

實(shí)驗(yàn)步驟：

1. 在透明的玻璃杯中倒入200毫升水

2. 在水中加入半勺牛奶

3. 打開手電筒，讓光從玻璃杯的一側(cè)射入，然后從另一側(cè)觀察手電筒的光

4. 把手電筒從杯底向上照，然后從杯口向下觀察光的變化

你有什么發(fā)現(xiàn)？如果你的操作正確，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)手電筒的光從杯子的側(cè)面射入時(shí)，我們?cè)诒拥牧硪粋?cè)會(huì)看到黃色的光；而當(dāng)手電筒從杯底向上照時(shí)，我們會(huì)在杯口向下看到橙紅色的光。

想一想

實(shí)驗(yàn)做完了，也許你還一頭霧水。別急，現(xiàn)在咱們一起回顧一下最初的問題：天空為什么是藍(lán)色的呢？太陽(yáng)光射向地球，當(dāng)光穿過大氣層時(shí)，塵埃顆粒使光發(fā)生散射。太陽(yáng)光是一種白色的光，它的光譜與彩虹的構(gòu)成相同。波長(zhǎng)較短的藍(lán)光在穿過大氣層時(shí)被散射的最多，所以天空呈現(xiàn)藍(lán)色。懸浮在水中的牛奶顆粒以同樣的方式使手電筒光束中的藍(lán)光發(fā)生了散射。

白天太陽(yáng)的顏色是在大氣層將藍(lán)光散射后形成的，這樣，來自太陽(yáng)表面的光還剩下紅色、橙色、黃色和綠色的混合光。因而，太陽(yáng)在白天呈現(xiàn)出黃色。

當(dāng)正午時(shí)分太陽(yáng)在我們頭頂?shù)臅r(shí)候，它離地球是最近的，而日落時(shí)，太陽(yáng)在地平線附近，此時(shí)它離地球較遠(yuǎn)，這時(shí)太陽(yáng)光穿過大氣層的距離較長(zhǎng)，所遇到的顆粒就更多。這時(shí)，除了藍(lán)光之外，相當(dāng)多的綠光與黃光也在顆粒的作用下發(fā)生了散射。于是，此時(shí)的太陽(yáng)在我們眼里是由橙色和紅色的光混合成的，自然變得紅彤彤的。

試一試

我們的實(shí)驗(yàn)中，杯子中的液體混合物就相當(dāng)于是大氣層，其中的牛奶顆粒就相當(dāng)于塵埃顆粒。手電筒從杯底照向杯口時(shí)，光所經(jīng)過的距離要比它從杯子的一側(cè)射向另一側(cè)所經(jīng)過的距離長(zhǎng)，因此有更多的光被散射了，而使得從杯底射出的光呈現(xiàn)出橙色。于是，我們就在杯中看到了“落日”。

我們還可以嘗試一下，如果不在杯中添加牛奶，當(dāng)手電筒的光從不同的方向照向杯中的水時(shí)，我們會(huì)看到什么顏色的光呢？如果只添加4滴牛奶，對(duì)光的顏色會(huì)有什么影響呢？逐漸增加牛奶的量，光又會(huì)如何變化呢？