理财百科网

当前位置:首页 > 科技  >  正文

儿子刚才提了问题,难住我了,水是透明的,但是我们为什么能看见?

相信生活中不少人都有这样的经历,自己的孩子问一些看起来非常简单,但又让我们十分头疼的问题。当我们尝试回答这些问题时,即使我们知道问题的答案,但如何更加简单明了地讲解给孩子,也是一门学问,你总不能用一些非常专业的术语去给孩子讲解吧,这样会适得其反,需要用尽量通俗的语言讲给孩子听。

回到问题中来,水是透明的,为什么我们能看见呢?简单回答就是因为反射折射的问题,如果水没有任何杂质,绝对纯净的水是透明的,我们应该看不到水。但现实中水没有绝对纯净的水,都会有一定的折射反射发生!

同时,即使真的有绝对纯净的水,是完全透明的,也并不意味着我们看不到水的存在,还取决于水周围的环境,这是一个相对性问题。比如绝对纯净的水装在带有颜色的杯子里,因为杯子周围的空气不是绝对纯净的,也不是完全透明的,所以我们能“看到”水的存在,当然不是真的“看到”,就相当于“影子是黑色的没有光线进入我们眼睛里,为何能看到影子?”是一个道理,因为影子周围有光线!

事实上,你完全可以用透明的玻璃举例子作对比让孩子更加直观地理解,玻璃如果擦得很干净,也很容易让人看不见,现实生活中就经常会出现有人撞到透明玻璃的情况。

当然,如果深层剖析其中的原理,会涉及到很多物理学上的折射反射问题,讲起来会比较晦涩。如果讲解的对象一个低年级的小学生问这个问题,只有8,9岁的孩子,反而会适得其反,不但不能让孩子明白其中的道理,反而会变得越来越糊涂。

我不太想打击你和你儿子,但是严格来说,在绝大多数情况下你根本看不见水。

在水不够深的情况下,你只是以为你看见了水,其实你根本没有看见,只是你的大脑根据光学差异,再结合以往经验,分析出了一个范围里有水而已。

你先思考一个最基本的问题——我们是如何看见东西的?

光线照射到物体上,再反射到我们的眼睛里,晶状体把接收到的光线投射到视网膜上成像,于是我们就看见了这个物体。

与此同时,由于不同的物体只会反射出不同波段的光线,因此我们就看见了各种各样的颜色。

不仅如此,我们眼球中的成像实际上还是倒立的,是大脑进行了修正。

这一过程跟照相机如出一辙。

从这一原理来说,我们只能看见会反射光线的物体。

水虽然也能反射光线,可是水的透光率特别高,在水不够深的情况下,绝大部分光线直接穿透过去了,仅有极少数量的光线会反射回来,数量根本不足以达到肉眼能感知的程度,因此在这种情况下我们是看不见水的。

只有在水足够深的情况下,反射回来的光线数量足够多了,我们才真正看见了水,而此时的水也是具有颜色的,譬如蓝色的大海,绿色的湖泊。

其实我们可以通过一个最简单的小实验来证明这一点——下面这个瓶子是空的还是有水的?

显而易见,在通透度很高的容器里,假如找不到水面,我们很难判断里面究竟有没有水。

可如果瓶子里装的是沙子,我们不需要去寻找什么表面,一眼就能判断出瓶子里有沙子,原因就是我们真的能看见沙子,但真的看不见水。

不过,我们一旦拿掉瓶口的遮挡,你是不是立刻就感觉你看见瓶子里的水了?

现在你再结合上面的内容仔细想想,你究竟是真的看见了水,还是大脑通过瓶子和水的光学差异,分析出了里面有水。

请不要试图抬杠,我知道,伏特加瓶子里装的其实是酒。

那么问题来了:瓶子本身也是透明的,我们为何又能看见瓶子呢?

因为玻璃和空气也存在光学差异嘛,瓶子背后的景物反射回来的光线,穿过瓶子之后受到了扭曲和折射,于是大脑便根据这一现象分析出了那里有一个透明的瓶子!

同样上面的道理一样,在玻璃不够厚,并且很平整的情况下,我们也是看不见玻璃的,所以常常有人会一头撞在过于平整洁净的玻璃门上面。

或者一看见门框就错误地认为那里有玻璃……

讲到这里,应该不难想到我们为何能“看见”装在盆子里的水了。

在盆子里的水不断晃荡的情况下,盆底反射回来的光线就会不断地受到扭曲,因此我们的大脑能够判断出水的存在。

如果盆子里的水是完全静止的,我们只有找到水面才能判断出盆子里有没有水,但我们并不是真的看见了水。

假如你不相信,那我们再做一个简单的小实验来证明这一点——下面这口锅是空的还是有水的?

看不出来,对吧。

因为你找不到任何对比,没有对比大脑就无法分析锅里究竟有没有水。

然而我们去掉遮挡之后,你又觉得自己清清楚楚、明明白白地看见锅里的水了。

明白了吗?你其实根本就看不见水,只是你的大脑对物体的颜色、形状、状态等差异进行对比之后,分析出了水的存在。

这些差异统统来自于光线——水在一定程度上改变了物体反射出来的光线的速度、数量和波长,使得穿过水的光线会稍稍有别于穿过空气的光线。

而眼睛是通过光线看见物体的,一旦眼球接收到的光线出现了差异,物体的颜色或形状也就出现了不同程度的变化,于是我们的大脑便根据这一变化,分析出了水的存在。

我们能“看见”透明的玻璃也是同样的道理。

其实“透明”这个词语的含义本身就很笼统,一般来说,只要是光线能够穿透的物体,都可以被称为透明物体,从这个意义上来说,空气本身也是一种透明物体。

然而,世界上并没有绝对透明的物体,绝对透明就意味着没有物体。

因为物体是原子构成的,而原子会吸收和反射光子。只要有原子的存在,就必定有一部分光子会被吸收和反射,只有真空才能让光线全部通过,这也正是光线只有在真空中才能以100%光速传播的原因,而真空就意味着没有任何物体存在。

由此可见,原子的种类、数量和密度决定了能通过的光子数量,也就是所谓的透光率;同时它们还决定了光线的传播速度,也就是所谓的折射率——由于光线只会沿耗时最短的路径传播,所以光线的传播速度被改变后,传播的路径也会发生变化,折射就是这样发生的。

空气、玻璃、水,或任何透明物体的原子组成都是各不相同的,它们的透光率和折射率当然也就各不相同。

正因如此,当光线穿过不同的透明介质之后,剩下的光线的波长和方向就发生了变化,导致我们眼中的物体状态也随之发生了变化,使得我们能够凭借经验分析出物体与我们之间隔的是空气、水、还是玻璃。

但这绝不表示我们真的看见了这些透明的物体,我们真正看见的其实是被这些透明介质扭曲了的物体,而非介质本身。

纯净的水的确是透明,人的眼睛是看不到的。就像你看不到空气,因为空气也是透明。


但是生活中我们明明能看到水。是怎么回事?请看下图判断几个问题:


下面两张图是两根筷子分别放到碗里,一个碗有水,一个碗没水。

问题一:请判断图1和图2哪个碗里水?



图1



图2

相信大家都不傻。应该都会判断图1有水,水使筷子的反射的光发生折射,筷子看起来好像弯的、被折了,而正常筷子是直的,所以我们判断图一有水。但请问你看到水了吗?或者说你看到水这种物质了吗?并没有!

所以水使光线发生折射,我们的眼睛接收光从物体反射过来的折射光线,所以判断到水的存在。


请接着看图:

仔细看下图中画红圈的位置,是不是和图1有区别。因为图1那个地方被我P了。


图3

如果你看到下面这张没画红圈的图4更容易判断有水!而且有些人可能会说:“我看到水了,上图画红圈的位置水出现了,我看到了"


图4



请继续看图:

看到下面这张图5,你是否要说:"我这回真看见了,那一圈,沿着碗都是水,满满的一碗水!"


图5

问题来了:

为什么我把红圈位置P了,你就看不到物质水本身,只能判断有水。我只是P了那一小块地方,又不是把水P没了。

其实我P掉的不是水,是筷子与水分割的界面。你最后的图看到的不是满满的一碗水,是你看到的了水的界面,一个圆形的界面。你还是看不到水。


如果还是不明白继续往下看:

下图能否判断瓶里是否有水?


下面这张图一看就知道瓶里有水,因为你看到了水的界面,而上图水的界面被我遮挡住了,所以不能判断。

同样空气你看不到,但是当把空气注入水中产生气泡,你看到的气泡就是空气与水的界面,你好像就能看到空气,也能看到水一样。

但是如果水里或者海底没有气泡,没有界面,你是看不到水的。

感受一下

所以我们是看不到水的,看到的是水的折射,水的界面。

很多大神,又是折射,又是反射,又是衍射,又是杂质,又是密度等等,大秀一番,却不知所云。

一众附庸风雅者,频频点赞。

热闹的很,可笑至极。

你在空气中,自然看不见空气;

如同你在水下,看不见水。

你在空气中,能看见水;

如同你在水中,能看见气泡。

所以,正确的解释是:

你不能看见你所处的透明介质(气体或液体),但是你能够透过各种光学现象,看见你所处的介质中,其它的透明物体。

水是透明的,为什么能看见?空气为什么看不见?

不同的介质,光在其中传播的速度是不相同的,从而导致光从一种介质进入另一种介质时,在其分界面会产生折射和反射,当反射光进入我们眼睛中时,我们就看到了这个物体的存在。

例如,我们将门外的空气和室内的空气看作两个介质,因为光在它们中的传播速度相同,那么当阳光从室外传向室内时,光只发生直线传播,不会发生折射和反射,室内空气没有反射光线进入我们眼睛中,自然就看不到了。

光速与介质的密度有关(光疏介质与光密介质),密度越大,光速越慢。

如果我们将两个密度接近的介质放在一起,它们的光速接近,在界面处发生的反射和折射就小,几乎接近直线传播,就很难分清这两种介质了。

例如,我们将一块玻璃放入水中,我们几乎看不到水中的玻璃了。我们常常在电视中看到魔术师在水面上闲庭信步,其实就是在水中架一座玻璃桥,魔术师信步在玻璃桥上走过。

前面有人说,水是透明的,因为有杂质所以能看见,难道纯净水就看不到了吗?别臆想,最好去了解科学的本质。

看了十几个人的回答,感觉都没有说明白。末学来回答。

假设【儿子】是一个小孩。不要扯【折射】【密度】等概念。如果小孩再问“为什么会折射”,越解释越多……

问:水是透明的为什么能看见。

只要把两个核心知识点讲明白就行。

第一,完全透明的物体,我们肉眼看不见。

第二,因为水不是完全透明的,我们才能看见。

如果孩子不理解上面两个知识点,

可以举例,你和孩子面对面坐下,双方中间有空气阻隔,但是能清楚看见对方,是因为空气接近完全透明。

再让孩子看窗外,很远处的建筑和山,会有一种朦胧的感觉,这就是空气中杂质太多了,户外雾霾空气不是完全透明了,我们看远处上去就灰蒙蒙的。

总之,给孩子讲简单的道理,不要去扯一些高级的概念,这样反而越讲越复杂,最后自己可能就讲不清楚了。



水是透明的,但是我们为什么能看见?这个问题非常好,说明您儿子很注意观察,而且善于思考,好好引导,必成大器。

我们的物理和化学中,对水的性质的定义是一致的:无色,无味,透明的液体。这里的“水”,是指一种“物质”,是纯净物,不是混合物,也就是只有水分子组成,不含任何杂质。下面我们所说的“水”,都指纯净物。

“水是透明的”,这个“透明”,指的就是透光,是指某种物质能够让光线通过。这里的光,指的可见光。那么我们是如何判断一种物质或物体是透明的呢?

通常用两种方式:

一 是我们正面面对一种物质的时候,如果能够看到这种物质后面的物体,或者说我们认为本不应看到的物体,我们就说这种物质是透明的。比如面对空气能够看到白云、太阳、星星等,所以空气是透明的;面对海水能够看到看到海里的海草、游鱼等,所以水是透明的;面对干净的玻璃,能够看到窗外的高楼、车辆、行人,所以玻璃是透明的。

二是我们已经知道眼前有物体,但是仍然能够感知到物体背后的光,虽然看不清,我们也认为物体是透明的,或者是有透明度的。比如我们闭上眼睛,知道有皮肤的阻隔,可是强光照射过来的时候,仍然能够“看”到光,所以在此意义上,皮肤也是有透明度的;宝石、瓷器、纸张等物体的透明我们一般是如此认知的。


不管哪种方式,我们认为某种物体透明,都是指光线穿透了这种物体,在我们的眼睛中形成了影像,也就是透过而“看到”了。因为我们之所以能够看到物体,就是因为物体反射的光线传播到了我们的眼睛里。以下透镜成像的原理图我们应该比较熟悉。

水就是因为具备了光线穿透的能力,光通过水的时候几乎能全部通过,而把光线传到我们的眼睛里,所以我们定义:水是透明的。空气、酒精、玻璃也是如此。

水之所以无色,是因为所有的有色光谱几乎都能通过,所以我们说它是无色的;有颜色的透明物质是因为吸收了其他颜色的光,只让自己同颜色的光通过,所以我们才能判断出颜色;不透明的物体是因为吸收了其他颜色的光,只把某种颜色的光反射到我们的眼睛里。反射所有的光,我们认为是白色,所有光都不反射,我们认为是黑色。

为什么有的物体透明,有的不透明呢?这是因为物体的分子结构不同造成的。

比如空气液体,因为气体分子小,结构松散,中间空隙大,所以光容易通过;水及透明液体的透明原理也是如此;玻璃是固体,是因为分子排列规则,给光线通过提供了通道,所以玻璃透明,玻璃粉却不透明。

那么,水是透明的,为什么我们能看到呢?

这里的能够看到,有两种情况:

第一种情况:当我们在水外面的时候,是通过光在水与其他物质边界处的反射,光反射到了我们的眼睛,让我们看到了水;

第二种情况:当我们在水中,而与水之间没有任何遮挡物的时候,水如果是纯净而静止的,我们是看不到近处的水的,就如同我们看不到眼前的空气一样。我们水下摄影和空气中效果能够一样就说明了这一点。可如果在深水中,我们透过水看水面的时候,水因为有了颜色,然后我们也感到自己看到了水,如同我们看到了蓝天,可天空也是由透明的空气组成的。

第一种情况,我们通过水的边界看到了水,是因为光在边界处产生了反射。

我们知道,物质折射率的不同,光在从一种物质进入另一种物的时候会产生折射和反射,这是为什么呢?是因为物质分子会反射和吸收。

我们前面讲过,光线之所以会通过,主要是因为分子间的空隙。光射到分子的时候,会产生反射和吸收,只是因为比例很小,所以物质厚度不大的时候不被我们感知到。而光从一种物质进入另一种物质的时候,通道位置发生了变化,光线的方向也就发生了变化,更多的光因为没有对准通道而射到了分子上,就产生了边界的吸收和反射。就如同日常生活中车道宽窄改变一样,可光相对于分子这么大的粒子来说,是直行的,也就发生了撞车。

光通过边界的反射到了我们的眼睛里,我们就看到了水的边界,也就看到了水。

第二种情况,水是无色透明的,为什么我们在深水中能够看到水的颜色呢?

我们说过,水是几乎让所有的光通过,但并不是全部,绝大部分光能够通过水分子间的空隙穿过,但是仍有一点照射到了水分子上,产生了微小的反射和吸收。我们定义了阳光是由红橙黄绿青蓝紫七种颜色组成的,水分子对不同颜色的光的吸收能力是不一样的,其中短波,也就是偏紫的光吸收能力最弱,所以通过的最多,空气也是如此,而我们的眼睛对紫光敏感度不如蓝光,所以当水或空气的厚度足够大的时候,光的吸收达到我们的眼睛能够感知的临界值以上时,我们就看到了空气或水是蓝色的了。

所以,水是透明的,却能被我们看到。我的回答,能为您解惑吗?

上一篇:《明日之后》四级庄园有什么防御高又好看的房子蓝图?
下一篇:法学非全日制本科,考研还有用吗?

猜你喜欢


洗发水品牌名字大全 国内十大最好用洗发水

洗发水品牌名字大全 国内十大最好用洗发水

帮我想几个洗发水品牌的名字(需要10个)?Seafra]听起来像洗发水。解释和平。希拉里翻译成希拉里。解释快乐,快乐和快乐。洗发水哪个牌子好?谢谢你的邀请。我要用两种牌子的洗发水,一种是沙宣,一种是哈菲兹...

时尚 2020-11-21 15:01:47 洗发水 243
造犯规技巧教学 篮球最实用的造犯规

造犯规技巧教学 篮球最实用的造犯规

如何巧妙地投篮造犯规?有两种方法可以通过射击进行防守犯规。首先利用节奏变化,加上假动作,骗防守队员跳起来,然后在对手倒地时跳起来投篮。关键是坚持住对手,让对方入侵你的汽缸。如果是闪避球,没有身体接触,裁判不会吹...

教育 2020-11-25 12:19:59 篮球犯规规则,防守犯规,篮球 417
兰蔻蓝水有酒精无酒精 兰蔻蓝水为啥酒精味很重

兰蔻蓝水有酒精无酒精 兰蔻蓝水为啥酒精味很重

请问这个兰蔻的蓝水上面是不是写着无酒精成分?看不懂?是的,兰蔻的蓝水是不含酒精的,已经配制了很长时间了。水中的酒精是水杨酸的气味,类似倩碧的2号新洁面乳,也是不含酒精的。玩得愉快兰蔻蓝水为什么有沉淀?大油性皮肤对粉和水不敏感...

时尚 2020-11-21 16:42:03 兰蔻,护肤 584
乳酸菌饮料喝起来非常酸是过期了吗?

乳酸菌饮料喝起来非常酸是过期了吗?

大家好,我是来自湛江市安铺镇的陈沐阳,很高兴回答你的问题.首先,我们先了解一下是什么是乳酸菌饮料,乳酸菌饮料以乳或乳制品为原料,经乳酸菌发酵制得的乳液中加入水,糖和甜味剂等其它调味剂的一种调制而成的饮料。在我们的生活中,大家对于乳酸菌饮料都是非常熟悉了,现市场上有很多不同口味...

美食 2020-10-18 08:42:07 乳酸菌,过期,饮料,美食 345
以后农村户口真能比城市吃香吗?

以后农村户口真能比城市吃香吗?

以后农村户口真能比城市吃香吗?在太多人心目中农村户口好像低人一等的感觉,城市户口好像天生就是高大上。网络上更是对两种户口“含金量”充满猜测,确切的告诉你,以后没有农村户口了。但是农村人从此多了《土地使用证》,城里人只有《房产证》。因为户籍改革已经开始试点,往后户口本上不会有“农业...

美食 2020-10-15 12:34:16 农村,三农 981
红糖发糕一斤放多少糖合适?

红糖发糕一斤放多少糖合适?

发糕是很多老年人和孩子都喜欢吃的一种糕点,香软蓬松,味道十分香甜,制作发糕用到的食材一般都是玉米面粉,碳水化合物的含量少,而这时纤维的含量会比较高,所以吃这样的发糕对我们身体健康是非常有帮助的,经常吃发糕可以促进肠胃蠕动,排除体内的毒素。好吃还不容易发胖,所以现在人们生活条件好了...

美食 2020-10-14 14:56:41 发糕,红糖,合适,美食 344
第一个进入太空的人类 第一个飞上太空的人是谁?

第一个进入太空的人类 第一个飞上太空的人是谁?

第一个飞上太空的人是谁?  1、尤里·加加林,全名尤里·阿列克谢耶维奇·加加林(YuriAlekseyevichGagarin,1934年3月9日—1968年3月27日),苏联宇航员,苏联红军上校飞行员,是第一个进入太空的人...

科技 2020-11-03 11:05:32 宇航员,世界,月球,苏联,人类 574
12元自助快餐利润多少 39元自助餐加盟连锁店

12元自助快餐利润多少 39元自助餐加盟连锁店

12元自助快餐有利利润吗?利润至少能达到40%。因为自助餐在市场上比较便宜。例如,鱼丸,豆腐,蔬菜。如果你用真正的牛羊肉做生意,你会输的。我最近想在工地上用3轮车卖快餐,10元一份,不知道赚钱吗?肉、...

美食 2020-11-25 16:01:54 利润,快餐行业,蔬菜 553
为什么部分地方高考的难易程度不一样,考题不一样?

为什么部分地方高考的难易程度不一样,考题不一样?

为什么部分地方高考的难易程度不一样,考题不一样?答,这主意与各省自治区直辖市的经济、教育资源的多少、教育水平的高低以及人口尤其是高三学生的多少有关。经济发达的地区,既可能高校多,高校设施好,工资高,便于这样的地区的学生就近入学。同样,初等教育的硬件建设也会走在前面。高等教育质量高...

教育 2020-09-27 01:43:54 难易,考题,高考,程度 657