水明明是無色、透明的,我們為什麼能看見水的存在?


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水明明是無色、透明的,我們為什麼能看見水的存在?

你有木有想過這樣一個問題:水明明是透明的,可是為什麼我們依然可以看到水的存在?

要了解這個問題,我們首先要從搞清楚東西要具有什麼屬性才會是透明的?

透明

古希臘時代,就有人開始思考人是如何看到東西的?當時有一些人認為人眼發出光芒照射到東西上,然後就看到了東西。

但是事實並非如此,到了中世紀前後,阿拉伯的學者才搞清楚其中的原理。具體來說這是這樣的,物體要么自身可以發光,要么可以反射光。然後光進入到人眼當中,眼睛裡有個晶狀體,類似於一個凸透鏡,它可以把這些物體發出或反射的光成像到視網膜上面,通過眼睛當中的視錐細胞以及連接眼睛的神經系統傳輸到信號到大腦當中,就可以讓我們意識到自己看到了東西。

但是自然界大多數的東西並不會發光,地球就不會,大多數的東西都反射的太陽光。但也不是說,太陽光照上去後,有部分光是會透過去的,我們把光穿透介質的能力叫做透光率。水的透光率是非常強的,大多數的光都直接透過去,只有很少的部分被吸收和散射,剩餘極其少的光會被水反射回來,反射回來的光也只有一部分能夠最終進入到人的眼睛當中。

而人的視錐細胞要感知到物體需要足夠多的光子,當光子的數量很少時,就很難感知到,看上去就會像是透明的一樣。

事實上,如果水是完全靜止的,並且人的整個視野都聚焦在水上,那麼看起來就是什麼都沒有,也就是看不到。我們可以來具體看幾張圖。

在這張圖當中,你就看不到水的存在。實際上,只要水是完全靜止的,並且視野都在水上,是很難看到水的存在,它就好像是空氣一樣。

類似的情況還有很多,這裡就不一一列舉。透明本質上確實就是沒有任何顏色,一個東西能顯現出顏色的關鍵在於反射。當外界的光照到這個東西上,其他的光要么被吸收,要么被散射,要么被透過去,剩下的光被反射回來,反射回來的光會進入到人的眼睛裡。所以,這個光是什麼顏色的,那麼東西就會被識別成什麼顏色。我們看到的樹葉是綠色,就是因為樹葉會反射綠光。

水看不到顏色也在這裡,它發射的光太少,大部分透過去,所以啥顏色也看不到。你可能會感覺很蹊蹺,明明日常生活中是看得到水的。那這到底是咋回事呢?

看到的真的是“水”嗎?

我們先拿玻璃來舉例子。因為玻璃的透光率特別強,所以玻璃看上去也是透明的。如果我們從很遠的地方看玻璃,我們就好像真的看到了它一樣。但為什麼日常生活中,有人還會撞到玻璃上?問題出在了哪裡?

事實上,如果一個人足夠靠近玻璃,且玻璃擦得特別乾淨,這個人的視野恰好就在玻璃這個範圍內,那麼他很有可能就會覺得前面什麼都沒有,然後撞上去。這個里的問題就在於:界面。

人從遠處看能夠看到玻璃,是因為玻璃和其他的物件相連接,我們看到了這個連接面,所以就能知道玻璃的存在。而靠得太近時,沒看到這個界面,就很容易得出前面沒有東西的結論。

水也是一樣,我們之所以能看到水,最主要的原因是我們看到了水和其他東西接觸的界面。

這個用白酒來做例子是做顯而易見的,比如:下圖中我們把這個界面P掉,由於酒瓶子本身也是透明的,這樣就很難看到水的存在。

如果我們把這個P掉的位置復原,我們就自然而然地感覺自己看到了水,但本質上這裡看到的是酒水和瓶子形成的界面。

在靜止的水中能夠看到水,是因為看到了水中有氣泡,這是氣體和水的界面。同理,空氣恰恰也是我們看不到的,但只要在水中出現了氣泡,我們也就“看到”空氣,這也是因為看到的是空氣和水的接觸面,而不是真的看到了空氣。

所以,透明的東西,只要是靜止的,並且我們距離足夠近,視野範圍有限,那麼就是不看到它們的存在。但如果它們恰好是在變化的,或者和其他有顏色的物體相互接觸,那麼我們就可以“看到”它們,看到的本質上是它們和其他東西的接觸面。