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廬山香爐峰出現(xiàn)紫色的科普知識
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李白有一首著名的《望廬山瀑布》的詩，詩的首句“日照香爐生紫煙”。香爐峰位于廬山西北，終日煙云繚繞聚散，峰頂尖圓，型如一個碩大的香爐，故稱為“香爐峰”。在清晨時分，香爐峰上，冉冉騰起陣陣白霧，縹渺彌漫于蒼天山川之間，在金色的陽光的照耀下，化作了一片紫色的云霞，從而為不尋常的瀑布創(chuàng)造了不尋常的氛圍。
第二句“遙看瀑布掛前川”，詩人站山腳之下抬頭遠(yuǎn)望。“遙看”瀑布如千尋白練，懸掛山前。正是這個掛在山前的瀑布，在下落的過程中產(chǎn)生的細(xì)小水珠，在陽光的照射下化作紫色的煙云。
山峰被紫色的煙霧繚繞，一般很難見到。在李白的筆下廬山的香爐峰卻生出了紫煙，是不是詩人看花了眼？或者是做了牽強(qiáng)附會的描寫？都不是，詩人是做了細(xì)致的觀察，這樣的情況在一定條件下是可能發(fā)生的。
當(dāng)太陽光進(jìn)入大氣后，就會遇到空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等)，由于這些物質(zhì)分布是不均勻，且顆粒的大小可以與光的波長相比擬，就會將太陽光向四周散射。散射是一種光學(xué)現(xiàn)象，光束通過不均勻媒質(zhì)時，部分光束將偏離原來方向而分散傳播，從側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象。在太陽光中，紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7種光是我們可以看見的光。正午時，太陽直射地球表面，太陽光在穿過大氣層時，各種波長的光都要受到空氣的散射，其中波長較長的波散射較小，大部分傳播到地面上。而波長較短的藍(lán)、綠光，受到空氣散射較強(qiáng)，天空中的藍(lán)色正是這些散射光的顏色，因此天空會呈現(xiàn)藍(lán)色。但是，當(dāng)空中有霧或薄云存在時，因?yàn)樗蔚闹睆奖瓤梢姽獠ㄩL大得多，選擇性散射的效應(yīng)不再存在，不同波長的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現(xiàn)白茫茫的顏色。
如果說短波長的光散射得更強(qiáng)，你一定會問為什么天空不是紫色的。其中一個原因就是在太陽光透過大氣層時，空氣分子對紫色光的吸收比較強(qiáng)，所以我們所觀測到的太陽光中的紫色光較少，但并不是絕對沒有，在雨后彩虹中我們很容易觀察到紫色的光。
瑞利散射定律告訴我們，散射光的強(qiáng)度與微粒的大小有關(guān)。當(dāng)微粒的直徑小于光的波長時，散射強(qiáng)度和波長的4次方成反比。
根據(jù)瑞利散射定律波長越短的的光受到的散射越厲害。當(dāng)微粒的直徑小于可見光的波長時，不同波長的光被散射的比例不同，這時就會有選擇性的散射。我們所看到的藍(lán)天就是因?yàn)榭諝夥肿雍推渌⒘θ肷涞奶柟膺M(jìn)行選擇性散射的結(jié)果。
正是由于波長較短的光易被散射掉，而波長較長的紅光不易被散射，它的穿透能力也比波長短的藍(lán)、綠光強(qiáng)，因此用紅光作指示燈，可以讓司機(jī)在大霧迷漫的天氣里容易看清指示燈，防止交通事故的發(fā)生。
日落西山時，太陽光穿過的大氣層的厚度，比正午時太陽光穿過的厚度要厚得多，按照瑞利散射定律，在傍晚時陽光經(jīng)過的路程要比正午長一些，被散射掉的藍(lán)光，比被散射掉的長波長紅光會更多一些。所以落日時天空看上去呈紅色。實(shí)際上，太陽表面發(fā)出光的顏色始終沒有變化。
大氣分子的散射，是我們不能看到明亮天空的主要原因，如果地球表面沒有大氣層，那么，即使在白天，抬頭仰望天空，也只能看到在漆黑的本底上掛著一個發(fā)出耀眼光斑的太陽。在月球上人們所能看到的就是這樣一幅圖像，因?yàn)樵虑蛏蠜]有空氣。
陽光照射到廬山香爐峰時為什么會出現(xiàn)紫色呢？這很可能是李白觀看瀑布那天香爐峰瀑布產(chǎn)生的水霧微粒的直徑和紫光的波長差不多，所以散射光中紫光最強(qiáng)。李白注意觀察了這個現(xiàn)象，原原本本寫進(jìn)了他的詩中，“日照香爐生紫煙”便成了當(dāng)時廬山香爐峰景色的真實(shí)寫照。
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