Warum hat Wasser keine Farbe?

Wenn eine Substanz Licht absorbiert und reflektiert, zeigt sie die Farbe dieses absorbierten und reflektierten Lichts. Aber Wasser ist farblos. Absorbiert und reflektiert es Licht? Was ist der Grund dafür?

Es gibt einen kleinen Unterschied in der Absorption von Wasser in verschiedenen sichtbaren Wellenlängen, daher sehen große Wassermassen bläulich-grünlich aus (auch ohne Verunreinigungen).
Siehe diese Frage .
Tatsächlich hat Wasser einen leichten Blaustich
Es gibt auch eine Beziehung zwischen der elektrischen Leitfähigkeit und dem absorbierten Licht, ein Leiter kann nicht transparent sein (weil die Energie, um ein Elektron vom Valenzband zum Leitungsband zu bewegen, niedriger ist als die Energie eines Photons, sodass das Photon zerstört wird).
Sie können auch die umgekehrte Frage stellen: Warum haben wir uns entwickelt, um hauptsächlich nur Frequenzen zu erfassen, die nicht von Wasser absorbiert werden?
@biziclop - Ich meine, das ist kinderleicht. Wir haben uns unter Wasser entwickelt, und das ist einfach das Spektrum, das dort am besten sichtbar ist. Es wird erwartet, ehrlich zu sein.
@Davor Natürlich ist es eine triviale Beobachtung, aber es bringt uns der Antwort auf die ursprüngliche Frage näher. Wasser ist weitgehend transparent für die Frequenzen, die wir sehen, weil sich unsere Vision so entwickelt hat.
@biziclop - Ich dachte mir, dass die Frage eher in die Richtung geht: "Welche physikalischen Eigenschaften machen Wasser im beobachtbaren Spektrum transparent?"
Wenn Sie nur die Absorption betrachten und die Streuung ignorieren, können Sie dies auf die Bandlücke des Materials reduzieren, das es zu einem Isolator macht. (ja, Wasser ist ein Isolator) sichtbare Photonen haben nicht die Energie, um ein Elektron in das Leitungsband zu befördern, während Metalle ein kontinuierliches Leitungsband (keine Lücke) haben und daher Licht ein Elektron leicht fördern kann. Ein interessantes Ergebnis davon ist, dass Halbleiter über das sichtbare Spektrum hinweg sehr ungleichmäßige Absorptionseigenschaften haben können (Bandlückenenergie korreliert mit der Energie des sichtbaren Lichtphotons).
Wie @PrittBalagopal sagt, ist Wasser blau: dartmouth.edu/~etrnsfer/water.htm , aber schweres Wasser nicht: chemistry.stackexchange.com/questions/71894/…
Vielleicht möchten Sie diesen Artikel darüber lesen, warum Wasser blau ist.

Antworten (4)

Flüssiges Wasser hat im sichtbaren Licht eine sehr geringe Absorption – deshalb sieht es farblos aus.

Auf Wikipedia gibt es einen sehr ausführlichen Artikel über die Absorption elektromagnetischer Strahlung durch Wasser .

Ein paar Höhepunkte:

  • es ist ein unterschied, ob man von fest (eis), flüssigkeit (wasser) oder gas (dampf) spricht. Das hat damit zu tun, dass ein Großteil der Absorption auf molekulare Schwingungen zurückzuführen ist – und nicht alle Schwingungen in allen Zuständen möglich sind
  • Flüssiges Wasser hat eine sehr geringe Absorption im sichtbaren Spektrum. Hier ist ein Diagramm der Absorption (Hinweis – dies gilt für reines Wasser; Verunreinigungen wirken sich stark auf die Transparenz aus. Zum Beispiel streuen feine Partikel in Wasser bevorzugt blaues Licht):

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Namensnennung: Darekk2 auf Wikipedia , basierend auf

Aus dem Wikipedia-Artikel:

Die Absorption wurde einer Folge von Oberton- und Kombinationsbanden zugeschrieben, deren Intensität bei jedem Schritt abnimmt, was zu einem absoluten Minimum bei 418 nm führt, bei welcher Wellenlänge der Dämpfungskoeffizient etwa 0,0044 m beträgt − 1 , was einer Dämpfungslänge von etwa 227 Metern entspricht. Diese Werte entsprechen der reinen Absorption ohne Streueffekte.

Es sieht aus wie eine Absorption von mehr als 2 Größenordnungen zwischen Blau und Rot. Das ist eine Differenz der Dämpfungslänge von etwa 1 Meter auf 227 Meter. So sollte selbst 1 Meter tiefes Wasser bläulich oder zumindest grünlich aussehen. 1 Meter ist viel Wasser, außer in einem Pool oder mehr oder in einem schmalen Rohr, also kann ich sehen, warum nicht offensichtlich.
In einem Glas Wasser.
Können Sie erläutern, was dieses Diagramm erklärt? Da die Linie bei Rot am höchsten ist, absorbiert sie Rot besser als andere Farben, was bedeutet (ich vermute hier), dass sie andere Farben reflektiert, was bedeutet, dass sie (wieder raten) bläulich erscheint.
@BurnsBA Das Diagramm erklärt, dass die Absorption bei allen Wellenlängen extrem gering ist - bei 700 nm beträgt sie 0,6 / m. Das heißt, wenn Sie einen 700-nm-Lichtstrahl durch reines Wasser senden, haben Sie nach 1 m immer noch e − 0,6 des Originals - etwa 55%. Dies bedeutet, dass Sie, wenn Sie weißes Licht durch eine dicke Säule aus reinem Wasser filtern, die roten Komponenten schneller verlieren - so dass das Ergebnis etwas blauer wird. Aber in realen Situationen wird die Feinstaubstreuung eine große Rolle spielen.
Ein auf der Webseite Causes of Color verfügbares Bild zeigt die leicht blaue Farbe einer 3 m hohen Wassersäule. Schauen Sie oben im Abschnitt „Warum Vibration?“ nach.
@OrangeDog - Es tut mir leid, aber das meine ich. Wenn Sie Wasser "betrachten", schauen Sie nicht auf die Oberfläche - normalerweise schauen Sie durch das Wasser (auf den Boden des Behälters usw.) und schließen daraus "keine Farbe", weil der Boden die gleiche Farbe hat wie es wäre es hatte kein Wasser gegeben. Ich wollte nicht andeuten, dass ich über Reflexion spreche (die viel mit dem komplexen Brechungsindex zu tun hat und wie sich dieser mit der Frequenz ändert).
@ Floris ich @ die falsche Person
@BurnsBA Das Gegenteil von Absorption ist keine Reflexion. Strahlung kann auch direkt hindurchgehen.

Wasser absorbiert nicht viel Licht im sichtbaren Bereich, sodass das meiste sichtbare Licht einfach durchgeht. Wasser ist jedoch für einige andere Wellenlängen wie Mikrowellen undurchlässig.

Unsere Augen bestehen aus wässrigen Teilen. Wenn Wasser Licht einer bestimmten Farbe stark absorbieren würde, wäre es notwendigerweise eine Farbe, die wir nicht sehen können, für die wir keinen Namen haben. Wasserdampf und viele andere atmosphärische Gase sind natürliche Grenzen für das Umgebungslicht, daher ist es nicht verwunderlich, dass wir sie als „transparent“ für sichtbares Licht bezeichnen.

Wasser (Flüssigkeit und Dampf) hat im fernen Infrarot- IR-Spektrum eine gewisse Farbe mit einer Absorption bei 3, 6 und 12 Mikrometern. Sogenanntes „Gletschereis“ kann eine auffällige blaue Farbe haben (möglicherweise aufgrund von Verunreinigungen wie eingeschlossener Luft).

Sehr interessanter Blickwinkel, um diese Frage zu beantworten. Eine Art "anthropisches Prinzip" Antwort.
Wenn Wasser Licht einer bestimmten Farbe stark absorbiert, wäre der Zentimeter oder so in unseren Augen ziemlich plausibel immer noch einigermaßen transparent. Auf einer anderen Spur ist die Farbe von Eis irrelevant (das Absorptionsspektrum von festen und flüssigen Phasen eines Materials kann, muss aber nicht sein), aber die Zuordnung der blauen Farbe zu Luftblasen ist in jedem Fall genau umgekehrt (normal Eis ist weiß durch Streuung von Luftblasen; Gletschereis ist blau, weil die Blasen herausgedrückt wurden).
@EmilioPisanty: Es ist unklar, ob Druck Luft entfernen würde; es könnte sich stattdessen im Feststoff auflösen (es gibt sicherlich ETWAS, das Farbzentren erzeugt).
In diesem Fall, wenn es Ihnen wirklich so wichtig ist, präsentieren Sie ein solides Argument und untermauern Sie es mit Referenzen. Und wenn Sie schon dabei sind, müssen Sie auch belegen, warum es für das Spektrum des flüssigen Wassers überhaupt relevant ist.

Wenn ein Stoff transparent ist und keine Farbe reflektiert, bedeutet dies auf Teilchenebene, dass die Photonen, auf denen klassisches Licht reitet, nur elastische Wechselwirkungen mit dem Medium, also den Atomen und Molekülen, haben und somit kein Energieniveau im optischen Bereich anheben dass das Gleichgewicht der wahrgenommenen Farben verändert wird.

Nehmen Sie einen roten Kristall, ein Lichtstrahl, der ihn durchdringt, wird rot. Auf Partikelebene bedeutet dies, dass Photonen von den Atomen und Molekülen und dem Gitter absorbiert werden, sodass die Mischung der herauskommenden Frequenzen als rot wahrgenommen wird. . Dasselbe würde passieren, wenn Sie rote Tinte in Wasser gießen. Die zusätzlichen Moleküle der roten Tinte absorbieren die entsprechenden Frequenzen, um die Frequenzen als rot wahrgenommen zu lassen.

Bitte beachten Sie, dass die Energie der absorbierten Photonen ein Elektron auf ein höheres Niveau hebt oder die Gitterposition eines Atoms/Moleküls verändert. Bei der Abregung könnte es Kaskaden zu niedrigeren Niveaus mit einer Frequenzänderung geben, aber auch die Winkelverteilung der Photonen, die von der Abregung kommen, wäre kugelförmig und die Kohärenz mit dem Strahl würde verloren gehen. Das bedeutet, dass bei der Bildübertragung der Prozess elastisch ist, damit die Kohärenz nicht verloren geht.

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