[1818] Rayleigh Scattering

Title Text:If you ask “why are leaves green?” the usual answer is “because they’re full of chlorophyll, and chlorophyll is green,” even though “why does chlorophyll scatter green light?” is a great question too.<

Origin:https://xkcd.com/1818/

https://www.explainxkcd.com/wiki/index.php/1818:_Rayleigh_Scattering

雷利散射

如果你問「為什麼葉子是綠色的」,通常答案會是「因為葉子裡面有葉綠素,葉綠素是綠色的」,然而「為什麼葉綠素會散射出綠光」本身也是個好問題。

https://xkcd.tw/1818

这个漫画建议以易于理解和直观的方式解释事物更好,即使这些解释可能无法捕捉所涉及的所有科学细节。对于那些掌握抽象物理学能力的儿童来说,情况尤其如此。提供最完整和物理上准确的解释会使概念比必要的更精细,并且会导致缺乏经验的听众产生严重的混淆。

天空是蓝色的解释说明了这个原理。正如漫画标题所说,对此的通常给出的解释是瑞利散射。然而,为了理解瑞利散射如何产生蓝色,必须进入量子力学并处理空气中分子的性质及其对不同波长的光的影响。即便如此,人们还需要了解人类视觉感知的内部运作,以了解为什么我们感知的颜色不是最强烈散射的波长(参见1145:天空颜色)。孩子不太可能理解这种解释。

另一方面,更简单的解释,例如“因为空气是蓝色的”,也充分地解释了这种现象,并且对于身体倾向较小的听众来说更容易理解。当科学女孩问金发女郎(可能是伦哈特小姐)为什么天空是蓝色的时候,梅根走进来并开始以非常科学的方式解释。这受到了Blondie的批评,然后她说服她更简单的解释是足够的,因为每种颜色都有量子力学解释,没有必要比任何其他物体的颜色更详细地阐述天空的颜色。

梅根含蓄地接受了这一点,但随后在最后一个小组中,“科学女孩”提出了另一个常见问题 – 飞机是如何飞行的?梅根再次开始给出传统的答案(气流引起升力),但被金发女郎打断说这是因为飞机的机翼上满是小鸟。虽然这可能不像它最初看起来那么荒谬(孩子可能后来才知道“小鸟”实际上是空气分子,而“扑翼”实际上是压力差),它肯定会过度简化到惊人的程度。因此,梅根和布隆迪说明了教育哲学的两个极端:一个人选择教导完整的真理而不考虑它是否可以理解,另一个选择弥补可理解的解释而不考虑它是否真实。可以说,这两种方法都不符合学生的最佳利益,需要实现平衡。

当科学女孩的反应如她认为金发女郎最后一次关于这架飞机的评论时,她几乎可以被称为愚人节。但这部漫画有一天太早发布了。但这也是2011年4月1日至2019年4月1日之间唯一没有发布此类漫画的年份。在下面的琐事部分中查看更多相关信息。

标题文本指的是为什么叶子是绿色的另一个常见问题。这通常由它们充满叶绿素这一事实来解释,叶绿素是植物用于光合作用的化学物质。兰德尔指出,要问为什么叶绿素是绿色的,这将是一个同样有效的问题。这与有关天空颜色的问题的答案形成了有趣的对比,因为即使是物理学家通常也对叶子的一般解释感到满意,并且不觉得需要深入描述导致叶绿素反射绿光的量子现象。此外,“为什么叶绿素散射绿光”可能是一个很大的问题,因为叶绿素反射而不是散射光,这挑战了梅根类型在他们挑战蹒跚学步的小孩之前连贯地解释差异。或者因为绿光在光合作用期间效率较低,并且解释这与解释瑞利散射类似。

假设141还提到了原始问题的简单解释:Sunbeam有这样的相关文本:“普通光通过瑞利散射与大气相互作用。你可能听说过瑞利散射作为’为什么是天蓝色’的答案。”这是真的,但老实说,这个问题的更好答案可能是“因为空气是蓝色的”。当然,出于一系列物理原因,它看起来很蓝,但出于一系列物理原因,一切看起来都是蓝色。“该评论中还有一个脚注,还有一个例子:“当你问,’为什么自由女神像是绿色的?’答案是这样的,’雕像的外面是铜,所以它曾经是铜色。随着时间的推移,形成一层碳酸铜(通过氧化),碳酸铜是绿色的。你没有说’雕像是绿色的,因为频率特定的吸收和表面分子散射。’ “兰德尔本人已经出版了Thing Explainer,它简要描述了复杂的科学和技术对象。甚至在他的书中,一些更先进的细节已被简化为玩具模型(例如称为液态氧“冷湿空气”和核反应堆“燃烧金属盒”)。

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