『藍天白雲，塞上好風光！青青草原，草原上放牛羊 ....』
『紅紅的太陽下山了，伊 呀 嘿、呀 嘿！小小的羊兒回家了！... 』
為何我們抬頭所見到的是蔚藍的天空，夕陽西下時卻去又是紅紅的呢！
太陽剛爬起來時，天邊又是呈現怎樣的顏色呢？
天空為什麼是藍色的，為何又是紅紅的夕陽
『藍天白雲，塞上好風光！青青草原，草原上放牛羊 ....』
『紅紅的太陽下山了，伊 呀 嘿、呀 嘿！小小的羊兒回家了！... 』
為何我們抬頭所見到的是蔚藍的天空，夕陽西下時卻去又是紅紅的呢！
太陽剛爬起來時，天邊又是呈現怎樣的顏色呢？
動動手！試試看！
器材：透明玻璃杯，牛奶數滴，手電筒。
先將透明玻璃杯裝水約八分滿，然後滴入數滴牛奶。
攪拌後讓原本透明的水由變得不透明即可。（不用滴太多牛奶）
關掉四周光線，用手電筒照向玻璃杯，在暗處效果更好。
分別在玻璃杯的另一側，及與光線垂直的方向望向玻璃杯的光線。
你（妳）觀察到怎樣的現象呢？
所觀看到的現象，和藍天與紅紅的夕陽有怎樣的關連呢？
當光在均勻的介質內行進時，由於環境都一樣，於是光也有如
物體不受外力時一般，等速率直線的前進。
當光線進入不同的介質時，行進的速率會因而改變。
由於如此的變化，光線在兩物質的介面上會發生
部份光線被反射，（滿足 入射角 = 反射角）。
部分光線折射（進入另一介質後行進方向發生改變 n1 sinθ1 = n2 sinθ2）。
（ 參看 Java 動畫 ：波行進至兩介質介面時的行為 -- 反射與折射）
可見光由空氣垂直射入玻璃，約有 4%的光線被反射，其餘的會穿透進入玻璃。
若是 介面上形狀很有規律，則能看到較強的反射光線 。
(若物質透光，也能夠看到折射光線）。
可是若是表面凹凸不平，則反射的光線在各個方向都有，稱為漫射。
所謂 凹凸不平 是指 每一區塊遠大於光的波長即可。
可能和你我 日常的經驗感覺相反。
例如：擦得很光亮的皮鞋，事實上是讓鞋油使得凹凸的皮鞋表面
成為很好的反射面，於是光線向四方漫射而發亮。
皮鞋穿久了，反而由於表面沾了很多灰塵，恰填滿皮鞋凹凸的表面。
只能在特定方向才會有反射光，反而覺得不夠光亮。
光線除了被反射與折射外，當遇到與波長接近或更小的顆粒時，
會有部份被物質所吸收（才會變燙—增溫）或是形成散射 (Scattering)。
有數物質吸收了光線後，會很快輻射出 波長更長（能量較低）的其他光波。
也就是一般的 螢光物質。很多礦物能吸收紫外光而輻射出可見光。
某些遊樂或展覽場所牆上會有類似裝置。
但是也有部份物質，吸收了光線後會拖較長的時間後才 輻射出能量較低的光波。
這類物質 就稱為 燐光質。
讓燐光質在室內或室外照射光線後，在按室中依然可看到微微的燐光。
（若不繼續照光，亮度也將逐漸減弱）。
若將燈關掉，在暗室中 螢光質是不會發光的。
天空為何是藍色的？注意觀察上面滴入牛奶那杯水的實驗
主要是由於 太陽光線散射的結果。
造成散射的粒子是 微小的 空氣分子（氮分子、氧分子等）。
波長越短的光，越容易形成散射（和波長四次方成反比）。
由於人眼睛直接感受不到紫外光，於是感覺藍色光特別得強。也就是 蔚藍的天空。
由於太陽光包含各顏色的色光而形成『白』光的感覺。（並沒有單獨的白光）
當你看藍天的同時，地球的另一端有人正在看夕陽！
當大部份藍光散色讓你看到藍天時，
那剩下的光變成『偏紅』直射入觀賞夕陽的眼裡！
所以『藍天』與『夕陽』是同一現象，不同位置觀察的結果。
若是天空中有塵埃或 大於空氣分子的顆粒，則連紅光等其他色光也會容易被散色
於是天空就顯得 白白的。（想一想！顆粒大小 與 散色間 的相關性！原因為何？）
每次下過雨後，仰望晴朗的天空時，是不是顯得特別的藍呀！
從天空蔚藍的程度 可以簡單判斷 空氣的品質！
說完 『藍藍的天』接下來談談『白白的雲』 ：）
想不想 試看看，變色的糖果？（相關網頁）
取一顆有顏色且堅硬的糖果，拿一個榔頭 將糖果敲碎，
慢慢的越敲越細，當糖果被敲成怎樣的大小時，會變成白色的呢？
此時將糖果屑和頭髮的寬度相比，哪個較大呢？
妳可能需要放大鏡 去看糖果屑的大小。
不妨也比較一下 鹽巴顆粒的大小！
妳相信這個小實驗，和天空上的雲為何是白色的 有著相同的道理嗎？
白雲是由很多很小顆粒的水滴所組成。
這些水滴的大小遠大於光波的波長，因此會在水滴表面形成反射。
由於入射的光會在各個不同的方向反射，於是看起來白白的。
（各顏色的可見光都會被反射—便形成白色的感覺，參看 彩色繽紛的世界）
可見光的波長約 0.3-0.7 微米（一微米 = 10 -6 公尺 = 10 -3 釐米）
想對 波長的大小有一個感覺嗎？ 想想看，頭髮的寬度大約多少微米呢？
（再進一步提示：估計幾根頭髮的寬度並在一起約 一釐米呢？）
若是水珠過大則會吸收光線（穿入後吸收），於是便形成暗暗的顏色！
所謂『烏雲蔽日』！
另外一個問題，讓你 想一想！雲 既然是由 水滴所組成的。
水的密度是 1.0 g/cm3 遠大於 空氣的密度（約 0.01293g/cm3)。
為什麼 雲層裡的小水滴 能 停留在天空 不會 掉落下來呢？
（石頭的密度於水的密度，在水裡石頭必定很快就沈下去！）
歡迎 參考 『尺度的物理效應』網頁。
雖然 水 是透明的，可是 水分子對於 紅外光 較容易吸收（共振），
也就是 將光能轉為 水的 熱能（加熱）。
也就是說 水對於 紅光（長波長）較 藍光（短波長）相對吸收較多，
因此在海底 所看到的顏色 為 藍綠色。知道『海』為何是那種顏色了嗎？
尤其到了深海，紅色的生物看起來都變成黑色的了！因為 ...
歡迎批評指教！電子郵件 ： 請按 hwang@phy03.phy.ntnu.edu.tw
作者：國立台灣師範大學 物理系 黃福坤
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