Поглощение и рассеяние света в море
Cвет – это поток частиц, движущихся со скоростью света. Элементарная частица света называется фотоном, который является световым эквивалентом энергии. Фотоны с различными длинами волн соответствуют разным цветам и обладают разной энергией. Число фотонов, которое проходит через единицу площади за секунду, определяет интенсивность света.
С точки зрения оптики морская вода представляет собой мутную поглощающую среду. Световой поток, проникающий в воду и проходящий сквозь толщу воды, ослабевает за счет поглощения (перехода световой энергии в другие формы энергии) и рассеяния.
Ослабление света объединяет эффекты как поглощения, так и рассеяния. Оно служит мерой того, как быстро ослабевает свет, проходя сквозь морскую воду. Вода неодинаково поглощает световые лучи различных длин волн, т.е. обладает избирательным (селективным) поглощением.
Сильнее всего поглощаются лучи красной части спектра (с длиной волны более 0.6 мк), почти совершенно не поглощаются короткие (зеленые, синие и фиолетовые лучи с длиной волны менее 0.5 мк). Красная часть спектра поглощается в поверхностном слое моря, в глубину проникают лучи зеленой и особенно синей части спектра, которые формируют цвет моря и создают освещенность в глубинах. В результате поглощения красной части спектра кровь рыбы на глубине 15 м окажется желто-коричневой, а на глубине 30-50 м зеленой.
Кроме поглощения световые лучи в толще воды испытывают рассеяние, в результате чего энергия света с глубиной ослабляется.
Рассеяние света связано с прохождением света через неоднородную среду. Неоднородностями являются молекулы воды и взвешенные частицы, вызывающие оптическую неоднородность морской воды. Характер рассеяния света зависит от размеров рассеивающих частиц. Воде сильнее всего рассеиваются лучи зеленой и особенно синей части спектра с длиной волны менее 0.5 мк .
Этим, например, объясняется голубой цвет неба: прямые солнечные лучи на пути сквозь атмосферу претерпевают рассеяние, которое в синей части спектра оказывается наибольшим. Подобным же образом объясняется красная окраска Солнца во время восхода и заката: при малых высотах Солнца солнечным лучам приходиться пронизывать более значительный слой воздуха, чем при больших высотах. Из-за этого прямые солнечные лучи лишаются большой части энергии, приходящей на область коротких синих волн. Красные же лучи дойдут до поверхности Земли, испытав значительно меньшее рассеяние.
В результате совместного эффекта поглощения и рассеяния света с глубиной происходит ослабление светового потока и изменение его спектрального состава, так как показатели поглощения и рассеяния различным образом зависят от длины волны. Длинноволновые лучи (>0.6 мк) поглощаются в основном поверхностным слоем толщиной в несколько метров, глубже преобладает рассеянная зелено-синяя часть спектра.
Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 976;