2019-10-24 17:25:09 佚名

在路上281728571

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

机械小邪

相信生活中不少人都有这样的经历，自己的孩子问一些看起来非常简单，但又让我们十分头疼的问题。当我们尝试回答这些问题时，即使我们知道问题的答案，但如何更加简单明了地讲解给孩子，也是一门学问，你总不能用一些非常专业的术语去给孩子讲解吧，这样会适得其反，需要用尽量通俗的语言讲给孩子听。

回到问题中来，水是透明的，为什么我们能看见呢？简单回答就是因为反射折射的问题，如果水没有任何杂质，绝对纯净的水是透明的，我们应该看不到水。但现实中水没有绝对纯净的水，都会有一定的折射反射发生！

同时，即使真的有绝对纯净的水，是完全透明的，也并不意味着我们看不到水的存在，还取决于水周围的环境，这是一个相对性问题。比如绝对纯净的水装在带有颜色的杯子里，因为杯子周围的空气不是绝对纯净的，也不是完全透明的，所以我们能“看到”水的存在，当然不是真的“看到”，就相当于“影子是黑色的没有光线进入我们眼睛里，为何能看到影子？”是一个道理，因为影子周围有光线！

事实上，你完全可以用透明的玻璃举例子作对比让孩子更加直观地理解，玻璃如果擦得很干净，也很容易让人看不见，现实生活中就经常会出现有人撞到透明玻璃的情况。

当然，如果深层剖析其中的原理，会涉及到很多物理学上的折射反射问题，讲起来会比较晦涩。如果讲解的对象一个低年级的小学生问这个问题，只有8,9岁的孩子，反而会适得其反，不但不能让孩子明白其中的道理，反而会变得越来越糊涂。

宇宙探索

水是透明的，为什么能看见？空气为什么看不见？

不同的介质，光在其中传播的速度是不相同的，从而导致光从一种介质进入另一种介质时，在其分界面会产生折射和反射，当反射光进入我们眼睛中时，我们就看到了这个物体的存在。

例如，我们将门外的空气和室内的空气看作两个介质，因为光在它们中的传播速度相同，那么当阳光从室外传向室内时，光只发生直线传播，不会发生折射和反射，室内空气没有反射光线进入我们眼睛中，自然就看不到了。

光速与介质的密度有关(光疏介质与光密介质)，密度越大，光速越慢。

如果我们将两个密度接近的介质放在一起，它们的光速接近，在界面处发生的反射和折射就小，几乎接近直线传播，就很难分清这两种介质了。

例如，我们将一块玻璃放入水中，我们几乎看不到水中的玻璃了。我们常常在电视中看到魔术师在水面上闲庭信步，其实就是在水中架一座玻璃桥，魔术师信步在玻璃桥上走过。

前面有人说，水是透明的，因为有杂质所以能看见，难道纯净水就看不到了吗？别臆想，最好去了解科学的本质。

梅子178714737

后来爱因斯坦研究了量子力学，给出了自己的答案。大概意思是，光是以一种波的形式传播。而光有不同的波段，不同波段产生不同的颜色。而超过肉眼接受的光包括红外线光和紫外线光。一个是高频段光源，一个是超低频段光源。人可以区分的颜色很少，在地球生物中算中下游。据说蜜蜂可以看见紫外线和红外线。

回答了光穿过玻璃的问题。爱因斯坦的答案是，光并没有穿过玻璃，而是通过撞击将自己和玻璃中的光子置换出去，类似于核裂变时候中子轰击铀里的中子的原理，却别是光的质量很小，他只能通过撞击置换出同样的光子。

而另一种解释是，光在照射到物体的时候，这个物体和光相同频谱的光子会被反射。而不同频谱的光会被吸收并产生热能。人眼看到的就是物体反射的相同频谱的光。所以人眼中物体是五颜六色大队。白色表示他可以反射各种频谱的光，集合起来就是白色，而黑色表示他可以吸收绝大多数频谱的光，人眼看不见他反射的光所以人看到就是黑色。而人可以透过水看见水另一边的光，则表示水或者玻璃可以让光在他的内部传播。他不反射也不吸收任何光源。换句话说，有黑的，有白的，为什么不能有透明的。

风车骑士45541173eg

我不太想打击你和你儿子，但是严格来说，在绝大多数情况下你根本看不见水。

在水不够深的情况下，你只是以为你看见了水，其实你根本没有看见，只是你的大脑根据光学差异，再结合以往经验，分析出了一个范围里有水而已。

你先思考一个最基本的问题——我们是如何看见东西的？

光线照射到物体上，再反射到我们的眼睛里，晶状体把接收到的光线投射到视网膜上成像，于是我们就看见了这个物体。

与此同时，由于不同的物体只会反射出不同波段的光线，因此我们就看见了各种各样的颜色。

不仅如此，我们眼球中的成像实际上还是倒立的，是大脑进行了修正。

这一过程跟照相机如出一辙。

从这一原理来说，我们只能看见会反射光线的物体。

水虽然也能反射光线，可是水的透光率特别高，在水不够深的情况下，绝大部分光线直接穿透过去了，仅有极少数量的光线会反射回来，数量根本不足以达到肉眼能感知的程度，因此在这种情况下我们是看不见水的。

只有在水足够深的情况下，反射回来的光线数量足够多了，我们才真正看见了水，而此时的水也是具有颜色的，譬如蓝色的大海，绿色的湖泊。

其实我们可以通过一个最简单的小实验来证明这一点——下面这个瓶子是空的还是有水的？

显而易见，在通透度很高的容器里，假如找不到水面，我们很难判断里面究竟有没有水。

可如果瓶子里装的是沙子，我们不需要去寻找什么表面，一眼就能判断出瓶子里有沙子，原因就是我们真的能看见沙子，但真的看不见水。

不过，我们一旦拿掉瓶口的遮挡，你是不是立刻就感觉你看见瓶子里的水了？

现在你再结合上面的内容仔细想想，你究竟是真的看见了水，还是大脑通过瓶子和水的光学差异，分析出了里面有水。

请不要试图抬杠，我知道，伏特加瓶子里装的其实是酒。

那么问题来了：瓶子本身也是透明的，我们为何又能看见瓶子呢？

因为玻璃和空气也存在光学差异嘛，瓶子背后的景物反射回来的光线，穿过瓶子之后受到了扭曲和折射，于是大脑便根据这一现象分析出了那里有一个透明的瓶子！

同样上面的道理一样，在玻璃不够厚，并且很平整的情况下，我们也是看不见玻璃的，所以常常有人会一头撞在过于平整洁净的玻璃门上面。

或者一看见门框就错误地认为那里有玻璃……

讲到这里，应该不难想到我们为何能“看见”装在盆子里的水了。

在盆子里的水不断晃荡的情况下，盆底反射回来的光线就会不断地受到扭曲，因此我们的大脑能够判断出水的存在。

如果盆子里的水是完全静止的，我们只有找到水面才能判断出盆子里有没有水，但我们并不是真的看见了水。

假如你不相信，那我们再做一个简单的小实验来证明这一点——下面这口锅是空的还是有水的？

看不出来，对吧。

因为你找不到任何对比，没有对比大脑就无法分析锅里究竟有没有水。

然而我们去掉遮挡之后，你又觉得自己清清楚楚、明明白白地看见锅里的水了。

明白了吗？你其实根本就看不见水，只是你的大脑对物体的颜色、形状、状态等差异进行对比之后，分析出了水的存在。

这些差异统统来自于光线——水在一定程度上改变了物体反射出来的光线的速度、数量和波长，使得穿过水的光线会稍稍有别于穿过空气的光线。

而眼睛是通过光线看见物体的，一旦眼球接收到的光线出现了差异，物体的颜色或形状也就出现了不同程度的变化，于是我们的大脑便根据这一变化，分析出了水的存在。

我们能“看见”透明的玻璃也是同样的道理。

其实“透明”这个词语的含义本身就很笼统，一般来说，只要是光线能够穿透的物体，都可以被称为透明物体，从这个意义上来说，空气本身也是一种透明物体。

然而，世界上并没有绝对透明的物体，绝对透明就意味着没有物体。

因为物体是原子构成的，而原子会吸收和反射光子。只要有原子的存在，就必定有一部分光子会被吸收和反射，只有真空才能让光线全部通过，这也正是光线只有在真空中才能以100%光速传播的原因，而真空就意味着没有任何物体存在。

由此可见，原子的种类、数量和密度决定了能通过的光子数量，也就是所谓的透光率；同时它们还决定了光线的传播速度，也就是所谓的折射率——由于光线只会沿耗时最短的路径传播，所以光线的传播速度被改变后，传播的路径也会发生变化，折射就是这样发生的。

空气、玻璃、水，或任何透明物体的原子组成都是各不相同的，它们的透光率和折射率当然也就各不相同。

正因如此，当光线穿过不同的透明介质之后，剩下的光线的波长和方向就发生了变化，导致我们眼中的物体状态也随之发生了变化，使得我们能够凭借经验分析出物体与我们之间隔的是空气、水、还是玻璃。

但这绝不表示我们真的看见了这些透明的物体，我们真正看见的其实是被这些透明介质扭曲了的物体，而非介质本身。

科学矩阵

首先，人眼看到的任何东西，都是光线进入眼睛后，在视网膜上形成了一个像，再通过视神经传达到大脑，我们就能看见这个东西了。

那么光线怎么进入眼睛里面呢？一般是两种情况，一个是物体本身自己可以产生光线，比如电灯，太阳，手机电脑屏幕之类的，这些东西自己能发光，它们发出的光线进入眼睛，你就看见了相应的东西，物理上把这些东西叫光源。

第二种情况就是物体本身不会发光，比如树，书本，包括人，自己是不能发光的，那为什么也能看到呢？这就是因为反光，由光源射出来的光线碰到物体以后反射到人眼里面，这时候就能看见这个东西了，我们说伸手不见五指，就是因为没有光源，手指没法反光，自己又不会发光，所以就看不见了。

知道了这些就能解释为什么水是透明的但能看见了，再透明的水都是会反射光线的，一旦反射光进入人眼，人就能看见水（玻璃窗也是同理），第二是折射，水因为是透明的，除了反射出来的一部分，大部分光线是可以穿透过去的，但是不同密度的介质中，光的传播速度不同，导致了折射的发生，我们通过参照水下的物体发生折射变形，结合自己的生活经验，也能判断水的存在。

眼镜知识

我儿子也难住我了。水在地球上几百亿年都不会过期。装到瓶子里怎么会有保质期？过期为什么不能喝了？我太难了。大神们求教。

雙子座80309847

很多大神，又是折射，又是反射，又是衍射，又是杂质，又是密度等等，大秀一番，却不知所云。

热闹的很，可笑至极。

你在空气中，自然看不见空气；

如同你在水下，看不见水。

你在空气中，能看见水；

如同你在水中，能看见气泡。

所以，正确的解释是：

你不能看见你所处的透明介质（气体或液体），但是你能够透过各种光学现象，看见你所处的介质中，其它的透明物体。

文化科学宗教探索者

水是透明的，但是我们为什么能看见？这个问题非常好，说明您儿子很注意观察，而且善于思考，好好引导，必成大器。

我们的物理和化学中，对水的性质的定义是一致的：无色，无味，透明的液体。这里的“水”，是指一种“物质”，是纯净物，不是混合物，也就是只有水分子组成，不含任何杂质。下面我们所说的“水”，都指纯净物。

“水是透明的”，这个“透明”，指的就是透光，是指某种物质能够让光线通过。这里的光，指的可见光。那么我们是如何判断一种物质或物体是透明的呢？

通常用两种方式：

一是我们正面面对一种物质的时候，如果能够看到这种物质后面的物体，或者说我们认为本不应看到的物体，我们就说这种物质是透明的。比如面对空气能够看到白云、太阳、星星等，所以空气是透明的；面对海水能够看到看到海里的海草、游鱼等，所以水是透明的；面对干净的玻璃，能够看到窗外的高楼、车辆、行人，所以玻璃是透明的。

二是我们已经知道眼前有物体，但是仍然能够感知到物体背后的光，虽然看不清，我们也认为物体是透明的，或者是有透明度的。比如我们闭上眼睛，知道有皮肤的阻隔，可是强光照射过来的时候，仍然能够“看”到光，所以在此意义上，皮肤也是有透明度的；宝石、瓷器、纸张等物体的透明我们一般是如此认知的。

不管哪种方式，我们认为某种物体透明，都是指光线穿透了这种物体，在我们的眼睛中形成了影像，也就是透过而“看到”了。因为我们之所以能够看到物体，就是因为物体反射的光线传播到了我们的眼睛里。以下透镜成像的原理图我们应该比较熟悉。

水就是因为具备了光线穿透的能力，光通过水的时候几乎能全部通过，而把光线传到我们的眼睛里，所以我们定义：水是透明的。空气、酒精、玻璃也是如此。

水之所以无色，是因为所有的有色光谱几乎都能通过，所以我们说它是无色的；有颜色的透明物质是因为吸收了其他颜色的光，只让自己同颜色的光通过，所以我们才能判断出颜色；不透明的物体是因为吸收了其他颜色的光，只把某种颜色的光反射到我们的眼睛里。反射所有的光，我们认为是白色，所有光都不反射，我们认为是黑色。

为什么有的物体透明，有的不透明呢？这是因为物体的分子结构不同造成的。

比如空气液体，因为气体分子小，结构松散，中间空隙大，所以光容易通过；水及透明液体的透明原理也是如此；玻璃是固体，是因为分子排列规则，给光线通过提供了通道，所以玻璃透明，玻璃粉却不透明。

那么，水是透明的，为什么我们能看到呢？

这里的能够看到，有两种情况：

第一种情况：当我们在水外面的时候，是通过光在水与其他物质边界处的反射，光反射到了我们的眼睛，让我们看到了水；

第二种情况：当我们在水中，而与水之间没有任何遮挡物的时候，水如果是纯净而静止的，我们是看不到近处的水的，就如同我们看不到眼前的空气一样。我们水下摄影和空气中效果能够一样就说明了这一点。可如果在深水中，我们透过水看水面的时候，水因为有了颜色，然后我们也感到自己看到了水，如同我们看到了蓝天，可天空也是由透明的空气组成的。

第一种情况，我们通过水的边界看到了水，是因为光在边界处产生了反射。

我们知道，物质折射率的不同，光在从一种物质进入另一种物的时候会产生折射和反射，这是为什么呢？是因为物质分子会反射和吸收。

我们前面讲过，光线之所以会通过，主要是因为分子间的空隙。光射到分子的时候，会产生反射和吸收，只是因为比例很小，所以物质厚度不大的时候不被我们感知到。而光从一种物质进入另一种物质的时候，通道位置发生了变化，光线的方向也就发生了变化，更多的光因为没有对准通道而射到了分子上，就产生了边界的吸收和反射。就如同日常生活中车道宽窄改变一样，可光相对于分子这么大的粒子来说，是直行的，也就发生了撞车。

光通过边界的反射到了我们的眼睛里，我们就看到了水的边界，也就看到了水。

第二种情况，水是无色透明的，为什么我们在深水中能够看到水的颜色呢？

我们说过，水是几乎让所有的光通过，但并不是全部，绝大部分光能够通过水分子间的空隙穿过，但是仍有一点照射到了水分子上，产生了微小的反射和吸收。我们定义了阳光是由红橙黄绿青蓝紫七种颜色组成的，水分子对不同颜色的光的吸收能力是不一样的，其中短波，也就是偏紫的光吸收能力最弱，所以通过的最多，空气也是如此，而我们的眼睛对紫光敏感度不如蓝光，所以当水或空气的厚度足够大的时候，光的吸收达到我们的眼睛能够感知的临界值以上时，我们就看到了空气或水是蓝色的了。

所以，水是透明的，却能被我们看到。我的回答，能为您解惑吗？