[Foto] Milyen szinu a viz?

[Tamás Váczi]

:-D
A víz és a levegő színtelen. Csakhogy egyrészt a fény-anyag kölcsönhatás
nem kizárólag visszaverődésből áll, másrészt a visszaverődés "rugalmas"
dolog, nem okoz hullámhosszváltozást.
A visszaverődés kifejezetten jól közelíthető a hagyományos sugároptika,
törésmutató, Abbé, Huygens stb. témakörrel. A visszaverődés mértéke a
törésmutatóból számolható, amely anyagtól függően jobban vagy kevésbé
hullámhosszfüggő. Ugyanennek (a törésmutató hullámhosszfüggésének) van köze
a diszperzióhoz is, vagyis ahhoz, hogy a színtelen üvegprizma (meg a
vízpára, miazmás) képes neked szivárványt csinálni, holott anyagában
színtelen. Ebben a közelítésben ami nem verődik vissza, az behatol az
anyagba, de eltérő törésmutatók esetén "megtörik". Ami behatol, az
valameddig eljut, ez pedig a (szintén hullámhosszfüggő) abszorpciótól függ
(az ún. komplex törésmutatónak része az ún. extinkciós együttható, ami épp
erre utal). Az abszorpciót (adott anyagban és hullámhosszon) a
Lambert-Beer-törvény magyarázza, vagyis az anyagban haladó fény intenzitása
exponenciálisan csökken, ha ez az extinkciós (illetve konkrétan az abból
számolható abszorpciós) koefficiens értékelhetően különbözik a nullától.
Magyarán első közelítésben a színt az okozza, hogy bizonyos hullámhosszakon
egy adott anyagban elnyelődik (vagyis csökken) az áthaladó fény
intenzitása. Ugyanez van a visszavert fénynél, csak ott általában a
behatolási mélység kicsi, azaz a visszaverődő fény igen rövid távolságot
tesz meg az anyagban, annyi adatik neki meg, hogy színeződjön vagy ne
(nagyságrendileg néhány tíz nanométerre tessék gondolni). A víznek
állítólag van egy nagyon-nagyon gyenge abszorpciója 700 nm körül, azaz a
teljesen tiszta víz kellően vastag rétegben (mondjuk min. egy méteres
vízoszlop) nagyon halványan kékesnek tűnik.

Node, ennél van több is. A levegőre azt mondjuk, színtelen. Ha nincs
fölöttünk levegő és kinézünk a világűrbe, akkor feketét látunk. Ha van
fölöttünk levegő, süt a nap és dél van, akkor az ég kék. Ugyanez a levegő
este (reggel), napnyugtakor (napkeltekor) sárgás-pirosas. Ennek nyilván nem
oka az abszorpció, mert miért volna más nappal, mint este (reggel). Ugye
mikor nálunk este van, akkor mondjuk Nyújorkban nappal van, itt piros, ott
kék ugyanaz a légkör.
Ennek az oka egy másik jelenség, ami klasszikus optikával nem magyarázható,
mégpedig a szóródás. A szóródás egy fizikai kölcsönhatás, a foton
elnyelődik, majd egy másik foton másik irányban kisugárzódik. Az egyszerű
eset az, hogy a két foton hullámhossza egyezik, de még ezt az esetet is
lehet osztani Mie-, Tyndall- és Rayleigh-szórásra (ezek a szórócentrum
mérete és alakja szerint osztályozódnak). A Tyndall- és a Rayleigh-szórás
elég határozottan hullámhosszfüggő, vagyis a kék vége a spektrumnak
erősebben szóródik, mint a veres (lambda a mínusz negyediken az
összefüggés). Magyarán a fehér fényből a kék erősen szóródik, vagyis nem a
fényforrás felé nézve is érzékelhető a kék komponens (napsütésben,
holdfényben megfigyelhető), de ugyanakkor a kiszóródó kék hiányzik a
fényforrásból. Ezért kék az ég és inkább sárgás a napocska nappal, illetve
ezért sárgul-pirosodik be a napkorong, ami gömb, amikor alacsonyan jár.
(Konkrétan a Rayleigh-szórás az oka, a levegő molekuláin történik a szórási
kölcsönhatás. Ha vulkánok erősebben szóró molekulákat köpnek a légkörbe,
pirosabb lesz a naplemente, de elvileg világosabb kék a nappali ég,
ugyanezért.)
A vízben ugyanez van, de sokkal sűrűbb anyag, mint a levegő, vagyis sokkal
több szórási esemény történik benne azonos térfogatban (valószínűleg
erősebben is szór, mint mondjuk az N2, de ezt nemtom).
Üdv,
Tamás


2013/2/26 Pein Milan <pein.milan at gmail.com>

> ... es a levego?
> Gondolom az, hogy szintelen csak amolyan altalanos iskolas
> leegyszerusitese a dolgoknak, hiszen mindenrol visszaverodik valamennyi
> feny, es annak van hullamhossza, tehat szine is.
> Vagy nem?
>
>
> -- Milan
>
>
--------- következő rész ---------
Egy csatolt HTML állomány át lett konvertálva...
URL: <http://lists.javaforum.hu/mailman/private/foto/attachments/20130226/e4d80a28/attachment.html>