為何空氣是透明的?

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道理很簡單,因為空氣裡的分子距離很遠,我們其實是透過分子之間的空間看東西。

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假設空氣是純淨、無污染,要察覺到空氣的存在,我們必須能夠看見個別的分子,而空氣中99%的成份是氮(Nitrogen)和氧(Oxygen),兩者的分子大小相差不多,比我們用顯微鏡能夠看見的任何東西大約還要小一千倍,所以肉眼根本看不出來。

在海平面的空氣分子示意圖。(圖片來源:一口知)

這是依照比例顯示空氣中氮和氧正常的相隔距離,注意那些完全空白的地方,這表示在分子間什麼也沒有。

光線能夠完全不受阻礙透過空氣,直接從物體抵達我們的眼睛,那就是最好的「透明」定義。

 

透明不等於無色

即使可見光恰好撞上一個氮分子或者氧分子,它也不會被吸收。

許多其他種類的分子習慣於吸收某些特定波長(或者說顏色)的光線。當某個特定的顏色從光線中被吸收掉,其他光線因為缺乏那個顏色,使我們覺得顏色有變化,於是某些氣體看來是有色的。

例如氯氣是綠的,如果你有一玻璃瓶的氯氣,由於分子相距仍然很遠,你的視線還是能夠透過它,但是抵達你眼睛的光線會有一點綠色。

所以,透明與有色其實是兩件不同的事,但有些人硬是把無色的塑膠叫做「清澈」而不是叫做無色。

著色玻璃是有色的,但是你仍然能透過它視物,所以它仍然算是透明的。

當然受污染的空氣情況不一樣,你或許見過一層黃褐色的濃霧罩在城市上方,那就是含有一氧化氮的空氣。

一氧化氮是汽車廢氣裡其他類別的氧化氮與空氣裡的氧反應而產生的褐色、刺激性氣體。

另外,當煙與化學霧在內的污染物濃度達到一定程度,空氣就會變得比較不透明。原因是分子之間距離雖然仍然很遠,但是它們之中有許多分子在吸收光線,或者將光線散射,所以只有較少的光線能透過空氣抵達我們雙眼。

因此,在郊外空氣總是比都市的空氣來得透明潔淨。


取材自

請問牛頓先生,番茄醬該怎麼倒?

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What Einstein Didn’t Know: Scientific Answers to Everyday Questions

作者:Robert L. Wolke 
出版日期:2019年9月

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