水为什么透明这很科学 _透明

水是地球上最简单的化合物，没有水就没有生命。然而水并不是我们想象的那么简单，仅仅是H2O 。如果水分子真的是以单个分子存在，水的熔点为-110℃ ，沸点为-65℃ ，地球上的水早就全部气化，地面上也就不可能还有水的存在。事实上，我们都知道，水的熔点为0℃ ，沸点为100℃ 。
为了解释水透明的这个现象，我们分几步来分析这个过程：一、物质透光率相关因素；二、液态水的结构；三、空气和水的界面；四、光在水的内部运动情况分析；五、水透光情况说明；六、水透光情况的补充。为了简化问题的分析，我们只考虑常温常（4℃~30℃）压下的纯水（没有任何杂质的理想状态）。

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一、透光率的大小有如下几种因素决定：
1、选择性吸收：当物质能级差与光子能量匹配时，产生选择性吸收，此时物质本身就有颜色（如五水硫酸铜晶体，会吸收黄光），使透光率下降。
2、折射率：与物质的组成和结构有关。折射率越大，反射损失越大；双折射率差值越大，反射损失越大，透光率越小。
3、物质中气泡或晶粒间界：此类数量越多，就产生反复从晶体到空气，再从空气到晶体的反复折射，必定会造成反射损失，气泡越多，反射损失越大，透光率越小。当然，厚度越大，气泡就会越多，损失就越大。
4、物质中的杂质：产生散射损失，即光的方向改变，使透光率下降。

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二、液态水的结构
科学家近些年通过研究发现，气态的水可以假设为单个水分子或者是二聚体水分子；处于液相与气相过渡状态的水分子可能会有简单的三元、四元、五元甚至六元环形分子存在；液相水分子团的结构要大于液相与气相过渡状态的水分子，会有六元、七元、八元甚至是更大的分子团存在。当分子簇大于7以后已经不大容易形成单个的环状分子簇了，即便可以勉强形成大环分子状态上也十分不稳定，很快便会通过变形转化成折叠形态或多环结构。与高分子不同的是由于水分子之间并没有形成共价键而是以氢键相连，因而这种分子链在液态时十分脆弱，应该处于动态下的不断断裂和组合过程中。
【水为什么透明这很科学】

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三、空气和水的界面
凡作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，称为液体表面张力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。

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四、光在水的内部运动情况
科学家现在已经测量出，单个水分子的体积为4X10^-10m^3 ，我们假设水分子在常温状态下以平均6~10个水分子形成的分子团状态存在，则这个分子团的体积为2.4~4X10^-9m^3 ，它的直径小于1.97X10^-9m 。我们再来看一下可见光的波长为， 380~760X10^-9m 。从这两个数值对比中我们可以看出，可见光的波长远远大于水分子团的大小。所以可见光可以在水中轻松绕过。

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五、水透光情况的说明
根据前面对水的分析我们可以得到水透光的原因：1）水中分子团的尺寸远小于可见光的波长，因此可见光可以从水分子周围绕射而过；2）水的表面虽然分子比较稀疏，但是对光的透射损失比较小，有实验证明这个数值为万分之几，几乎可以忽略；3）纯水中杂质和气泡很少，是水透光率更高的另外一个原因。

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六、关于水透光的补充说明
水的可见光透光性质不仅跟水分子团的结构有关，也跟水的深度有关。当水的深度很深的时候，波长比较短的可见光穿透性比较弱，而波长比较长的光绕射能力强，穿透深度比较深。所以，我们通常可以看到大海呈现出蔚蓝色。
七、再坚实的物质,如果从原子的内部去看,它其实是空荡荡的.因为在原子的内部,原子核和电子的体积加起来不到原子体积的1000000000分之一.况且,还没有证据证明原子核和电子就不能被光子穿过!所以,透明才是正常的!要想弄清楚这个复杂的问题首先得弄清楚下面：一些物质为什么是不透明的?对于不透明的物质,我们可以分为四大类：1、由于自由电子的阻挡作用导致的不透明：这是金属不透明的原因.2、能吸收光线的物质导致的不透明：这类物质的分子的电子的激发能比较低,恰好在可见光范围内,分子里往往有苯环、苯醌、联苯胺或其它共轭体系的结构,这种结构可以降低电子的激发能,使电子容易发生跃迁而吸收光子的能量.这样光线就被吸收了.3、由于透明物质的结构被破坏而造成的不透明.如玻璃是透明的,而玻璃粉则是不透明的；冰是透明的,而冰被砸碎了就是不透明的了.如果一种物质它的结构特点不符合1、2,那它就是可以通过光线的,但如果它的结构里有很多小空隙,那它就是白色.这就是白色物体不透明的原因.4、 1、2、3原因混合的结果.现实中的许多物体的不透明就是这个原因造成的.如果一种物质它的结构里即没有自由电子,又没有容易激发的电子,物质的结构又很紧密,没有许多孔隙等条件.那物质就可以通过光子,即是透明的.
通常来说，纯净的水是无色、无味、无嗅的透明液体。
自然光是全频段的电磁波，人类眼睛能接收到的频率范围，由低到高分别被认为是红－紫色，而如果眼睛接收到的光并非单一频率，或者说接收到的是全频段电磁波，则会表现出识别上的白色。
我们看到的物体，五颜六色的，都是物体表面有选择的反射一种频段的电磁波所致。
水不会选择性的反射一种频段的电磁波，它是全波段反射的。但是又不是全部反射，而是有一部分透射，一部分反射。
这么说吧：一束光，照射到水的表面上，水面会反射一部分回去，另外的一部分，会让它们穿过界面进入水之内。当进入的这一束光想出去的时候，在界面又会被反射一部分。
这就导致了我们看到水的时候，眼睛会接收到的光线，一部分是水表面反射光，另一部分，是水的透射光。
而绝对洁净的水，透射光的强度是远远大于反射光的强度的。
因此[b]我们看到的水的颜色（就是反射光的颜色）被透射光给掩盖掉了。所以你看不到水的颜色，也不会觉得是白色的了[/b] 。
就像我们白天看不到星星一样，不是星星不发光，而是太阳光太强了。这个不是波长掩盖，而是强度掩盖。
另，如果你看水面的角度低于一个角度的话，是可以看到水面的“白色”的，波光粼粼，就是这样。
另外。透过水的光，虽然被折射，但是聚焦到人的眼睛里，其还原出来的焦点的位置，肯定不在水的表面。而在水面的后方，这也是为什么我们觉得水透明的原因。我们可以看到水面后面的东西。
如果还原出的焦点，就是光源位置可以出现在水面的时候，（比如油滴在水面上的彩色）就会认为是水的颜色。（如果你没有认识到哪个表面是油的彩色的话，几乎可以肯定你会认为那是水的颜色。