核心概念
光
物理学
颜色
波长
引言
你有没有看过日落，并好奇为什么天空会突然从蓝色变成橙色和红色？即使在白天，天空也可能有多种颜色，从亮蓝色到灰色或白色。这些颜色从何而来？在这个活动中，你将会找到答案，并在玻璃杯中模拟你自己的日落！准备好观看太阳下山了吗？
背景知识
到达地球的大部分光线来自太阳，太阳是我们星球的主要光源。来自太阳的光被称为白光，但实际上它是所有颜色的组合。当白光被雨滴分离成其单独的颜色时，你可以在彩虹中看到这些颜色。每种颜色都以特定的波长为特征，因为光以波的形式在空间中传播。一些波长较短，能量较高，例如蓝光；一些波长较长，能量较低，例如红光。
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如果这些波撞击到物体，它们可以以几种方式与物体相互作用：它们可以像镜子一样从物体反射回来；它们可以被吸收，这意味着它们被物体捕获；或者它们可以被散射并向不同方向偏转。
这一切与天空的颜色有什么关系呢？答案是，在阳光到达地球之前，它首先必须穿过我们的大气层，大气层是由主要由氮气和氧气微小分子组成的气体层，它环绕着我们的星球。当阳光穿过大气层时，白光与这些气体分子相互作用，并向各个方向散射。但是，并非所有波长的光都以相同的方式散射。较短的波长，例如蓝光，比较长的波长散射得多。这种散射的蓝光是我们所看到的，也是天空呈现蓝色的原因。
当太阳落山时，它在天空中的位置要低得多，这意味着阳光必须穿过大气中更多的空气才能到达你的眼睛。这会导致蓝光的更大散射。你现在看到的剩余波长是散射较少的较长波长，例如橙色和红色。空气中的小颗粒会增强散射效应，这就是为什么在雾霾天或空气污染严重时，日落看起来会更红的原因。想自己看看吗？那就试试这个活动，把白光变成日落吧！
材料
高玻璃杯或罐子（至少16盎司）
水
牛奶
茶匙
发出白光的明亮手电筒
可以容忍水溅的工作场所
准备
将你的玻璃杯或罐子装满自来水。
在你的工作场所组装你的材料。
步骤
从侧面用手电筒照射玻璃杯中的水。当你从正面看玻璃杯时，水看起来是什么样子的？是什么颜色？你能看到光线穿过水吗？光束是窄的还是宽的？
在水中加入约一茶匙牛奶，搅拌均匀。水现在看起来怎么样？它仍然清澈还是看起来浑浊？
拿起手电筒，从侧面照射溶液。溶液的颜色会改变吗？如果是，你认为颜色变化发生的原因是什么？你看到什么颜色？你还能看到光线穿过溶液吗？
现在不要从玻璃杯的侧面照射手电筒，而是把它放在玻璃杯的顶部，从顶部照射溶液。当你从顶部照射溶液时，会发生什么变化？溶液的颜色在整个玻璃杯中看起来都一样，还是顶部和底部不同？你能解释你的观察吗？
额外： 如果你在水中加入更多的牛奶会怎么样？用不同量的牛奶重复此活动。你还能看到和以前一样的颜色吗？当你向水中加入更多的牛奶时，会发生什么变化？
额外： 你可以用其他物质代替牛奶，并仍然获得相同的结果吗？尝试来自你厨房的不同溶液并找出答案！所有这些物质有什么共同点？
观察和结果
你是否在你的玻璃杯或罐子里看到了日落？在你的容器中只有水的情况下，你应该看到一个清澈的溶液。即使你用光照射，它的颜色和外观也不会发生太大变化。你可能看到了光束穿过水，它应该是相对较窄的，因为光线与水分子的相互作用不多。如果向水中加入牛奶，溶液就会发生变化。牛奶是一种乳液，这意味着它由许多分散在溶液中的微小不溶性脂肪颗粒组成。这就是为什么在向水中加入牛奶后，溶液会变得浑浊的原因。
当你从侧面用手电筒照射牛奶-水混合物时，光波会与溶液中的微小颗粒相互作用，并以与阳光在大气中被气体分子散射的相同方式发生散射。由于蓝光散射最多，你的溶液应该呈现出轻微的蓝色。从顶部照射溶液会增加光波必须穿过水-牛奶混合物的距离。这意味着蓝光可以在整个溶液中散射得更多。这就是为什么在玻璃杯底部几乎没有蓝光残留的原因——它看起来是黄色或橙色的。随着蓝光被散射出去，溶液应该从顶部的淡白色-蓝色变成底部的黄色-橙色——就像日落一样！
清理
将牛奶-水溶液倒入水槽，清理任何溢出物并洗手。
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