冰雪里的秘密
冬日 · 冰雪
/ DATING IN WINTER /
今年冬天，“尔滨”的冰雪之旅火出了天际。南方的“小土豆”们滑雪、溜冰、逛冰雪大世界......玩儿的是不亦乐乎。
当你流连在晶莹剔透的冰雕艺术之中，当你感叹雪国的他乡魅力之时，有没有想过这样一个问题：同样是水的固体形态，冰为什么是透明的，而雪却是白色的？
为什么冰是透明的、而雪是白色的？
要回答这个问题，首先我们需要了解一点光学知识。现在我们借助矩道物理虚拟现实数字课程系统软件一起来探秘物体颜色的奥秘。
物体颜色的奥秘
首先，白色的太阳光由红橙黄绿蓝靛紫七种颜色组成。而物体的颜色实际上是由反射光或透射光的颜色所决定。
借助光学虚拟仿真实验平台，可以看到，白光经过三棱镜后会分解成七种颜色的色光，这就是光的色散。七种色光也能混合得到白光，这就是色光的混合。
当光线照射到物体上时，物体会反射某些颜色的光、而吸收其余颜色的光，这种反射光被我们的眼睛看到，就成了物体的颜色。白色物体会反射所有颜色的光、黑色物体会吸收所有颜色的光。
在虚拟实验中可以看到，鹦鹉卡片中红色的部分，是因为此部分吸收了其他颜色，只反射了红色，因此只有当白光或红光照射时，你能看到红色；而当蓝色、绿色或其他色光照射时，却是黑色；其他的颜色也是同样道理。
而对于透明物体而言，物体能吸收部分色光、让其余色光通过，而物体的颜色就是透射光的颜色。
△不同颜色的滤光片
如果物体对可见光中各种波长的光都能透过，我们就把它称为无色透明的物体；如果物体表面能反射掉可见光中各种波长的光线，我们就把这种物体的颜色归为白色。但即使是无色透明的物体，也会反射一部分光线。
冰和雪，都是由水分子形成的微小结晶构成。而水分子的结构决定了光线中的可见光部分能够被允许通过，从而形成了透明的视觉效果。
不同的是，冰是由水凝固而成，是规则排列的细小晶体组成的单晶体，结构相对有序，没有明显的不均匀性，大部分的可见光能够穿过冰，从而使得冰呈现出跟水一样的透明效果。
而雪是由云中的水蒸气凝华而成。当空气中的水蒸气在云中饱和并且温度低于冰点时，水蒸气会以冰晶的形式凝结成雪花。这些冰晶在云中成长并逐渐形成六角形的结构、并无规则的堆叠在一起。单个冰晶的反光较弱、有较强的透过性，因此是比较透明的。
但是，当众多这样不规则的冰晶相互叠加在一起后，这些散乱的面反射回来的光线混合起来，使得整个雪花呈现出白色。
这也解释了为什么冰本来是无色的，但人们用锤子将它砸碎后会变成白色，而且越碎的部分越白，也是因为小冰晶对光线的反射作用。
其实，冰的透明度还取决于水中杂质的多少以及是否均匀的冷冻条件等因素。比如，自来水中就含有一定量的杂质和无机盐，这些杂质会使光线发生散射，导致冰块变白。
这就是为什么我们在家里冰箱中冻的冰块不透明的主要原因。
生活中只要注意观察，你会发现有很多透明的物体会像冰和雪一样，在碎裂或变成粉末后会变成白色，如：玻璃、大块的食盐晶体、冰糖等等。你还能发现哪些物质呢？快来一起探秘吧。
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