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大自然的缤纷色彩，原来与它有关
杜甫笔下“一行白鹭上青天”，晴空万里，一碧如洗；谢朓笔下“余霞散成绮”，晚霞满天，碧水沉静；李清照笔下“落日熔金，暮云合璧”，落日如熔金，霞光艳丽。大自然美丽多姿，你是否好奇这些自然现象是如何产生的？
天空为什么是蓝色？云为什么是白色？晚霞为什么是红色？为什么陆地上大多数植物是绿色，而海里有些植物是蓝色或红色？大自然呈现出来的缤纷色彩与电磁波的奇妙特性息息相关。
我们周围的事物之所以显现颜色，主要是因为阳光照射着它们。虽然阳光看上去是白色的，但是赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色都在阳光里存在。
天为什么是蓝色的？
光是一种电磁波，所以可以把光线想象为波浪（波动）。设想一滴雨落在水面的情景：当这滴雨落到水面上时，就会产生小波浪，波浪一起一伏地变成更大的圈，向着四面八方扩展。如果这些波浪碰上一块小石子或别的障碍物，就会反弹，改变原来的方向。阳光从天空照射下来，同样会连续不断地碰到某些障碍。因为光穿透的空气由很多微粒组成，其中百分之九十九是氮气和氧气，其余是别的气体微粒和微小的漂浮微粒，如来源于汽车的废气、工厂的烟雾、森林火灾或者火山爆发出来的岩灰。虽然氧气和氮气微粒只是一滴雨水的百万分之一，但是它们也照样能阻挡阳光的照射。光线从这些众多的小“绊脚石”上弹回，自然改变了自己的方向。
图：大气散射示意图
就像水中有大波浪和小波浪一样，各种各样颜色的光波也有不同的“波浪”， 这是由波长决定的。根据科学家的测定，蓝色光的波长比较短，相当于“小波浪”，橙色光和红色光的波长比较长，相当于“大波浪”。当遇到空气中的障碍物时，蓝色光因为翻不过那些障碍，便被“散射”得到处都是，布满整个天空，天空就这样被“散射”成了蓝色。
图：太阳光谱
简单地说，太阳光本来是白色的混合光，当它射入大气时，由于大气中的粒子的直径大多数是0.1微米，在这些粒子的作用下，蓝光比较容易被散射，于是我们望向天空时看到被散射的蓝光，就觉得天空是蓝色的。
图：较短波长的光散射比较长波长的强
发现光的散射现象的科学家是诺贝尔奖获得者瑞利，他导出了分子散射公式，这个公式被称为瑞利散射定律。
图：散射强度与入射光线波长成反比
头顶的天空是蓝色，可是在地平线与天地相接的地方，天空看上去却几乎是白色的，这是因为阳光从地平线到观测地比起它直接从空中射下来，需要在大气层中走的路程要远，在一路上它所擦过的微粒子也自然就要多。这些大量的微粒子就这样多次散射出光，所以显得白中透着淡蓝。
图：光线从不同方向通过大气层射入
为什么日升日落时天空是红色的？
日升和日落时天空是红色的，因为太阳光几乎从平行于地平线的方向射入，经过厚厚的大气层后，蓝光等光线更容易被散射，所以最后几乎只剩下红光。
不过，细心的你会发现，在日落后天穹也还会在一段时间内呈现深蓝色。这是因为臭氧层对正在下落的太阳光起到像颜色过滤器的作用: 它截获太阳光中的黄色和橙色的部分，却几乎无阻拦地让蓝色的部分通过。当最后的少许光消失时，所有的颜色才消失在黑暗的夜色中。
为什么白天云朵是白色的，而晚霞是红色的？
因为云朵里包含许多水蒸气，水蒸气的直径一般是10微米以上，对各种光的散射情况是一样的，所以看起来是白色的。如果遇到阴雨天气，云层特别厚，这些光无法透过，云就变成了灰黑色的，也就是我们见到的乌云。
日升或日落时，太阳平行于地平线照射过来，臭氧层起过滤作用，只有红光被散射得最少，红光照在云朵上，所以晚霞是红色的。
为什么陆地上大多数植物是绿色的，而海里有些植物是蓝色或红色的？
地球上的万物呈现何种颜色是由其反射何种颜色的光来决定的。绿色植物反射了绿光，而吸收了其他颜色的光，因为绿光为光合作用提供的能量很少。而水下折射进入的光线中绿光的能量居多，所以大海中的很多植物依赖于绿光提供光合作用的能量，它们吸收了绿光，反射蓝光或红光，因而外观颜色呈现出蓝色或红色。
《奇妙的电磁波》
邵晓芳，李进杰，周秀芝 编著
ISBN：978-7-5673-0507-6
2018年12月第1版第1次印刷
内容简介
本书首先引领读者从宇宙万物的角度来理解电磁波，接着介绍电磁波的发现历史、电磁波的奇妙特性，以及电磁波在传媒、科研、医疗、能源等方面的妙用，最后介绍由电磁波引发的对人生哲理的思考。
编辑推荐
作者讲授雷达原理课10余年，课堂注重与学生互动交流，授课形式颇受学生喜爱，每年期末搜集学生反馈意见，改进完善下一年课程教学，《奇妙的电磁波》即受到与学生互动的启发而产生。
全书以通俗易懂、生动有趣的方式介绍电磁波的基本知识，图文并茂，基本知识介绍简练而重点突出，同时大量穿插启发式提问、小实验、小故事、思维拓展知识等内容，便于读者对知识进行验证或启发思考，将自然科学与人文知识相融合，富有趣味性和可读性。
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