雪花为啥是白的？

瀚海蓝月

雪是白的，雪白雪白的，人们经常用“像雪一样白”来形容一个物体很白，连童话故事里最漂亮的公主，也叫“白雪公主”。可是，我们都知道，冰是由液态水凝结而成的固态，雪是水在空中凝结产生的。同是水的变形体，为什么水和冰是透明的，而雪是雪白的呢？

这个问题的答案也许并没有我们想象中的那样简单，因为材料的光学性能有很多影响因素。当一束光射入一个物体，会发生吸收、反射、散射等过程。

水和冰块也并非完全透明

在可见光范围内，水分子对于光线的吸收几乎可以忽略不计，这就是为什么水和冰呈现透明的状态。但是，如果我们的眼睛像蝙蝠一样能看见红外线，那么水和冰就并非是透明的了。实际上，即便水分子对可见光的吸收微乎其微，水分子间的氢键还是会更多地吸收红色光谱方向的光线，从而使蓝色光谱方向的光线更多显现，所以，海洋和一些巨大的冰块才会呈现蓝色。

宏观的冰是一种多晶，X射线衍射表明冰是属于六方晶系的晶体，不同取向的晶粒之间的晶界以及冰晶中的杂质和气泡形成的界面，都会或多或少地散射掉一部分入射光線，所以一般来说冰并非是完全透明的，普遍都是雾蒙蒙的。

显微镜下的雪花是透明的

雪花，是在空气中由水蒸气直接凝华形成的一种层片状材料，如果我们把雪花放到显微镜下去看，它也是晶莹剔透的冰晶状态，一点也不白。当然，雪花会融化，所以必须在温度很低的条件下才能观察它们。这个世界上有很多雪花图案收集者，他们在极度寒冷的情况下用相机记录形态各异的漂亮雪花。

光线闯“迷宫”

但是，当我们观察一堆雪的时候，它们确实是白色的。这就和这些一片片的雪花有关系了。我们知道，日光是白光，它实际上由七种色光构成。如果一个物体各种色光都反射，我们看到的就是白色。如果它只反射红光，而吸收其他色光，我们看到它就是红色的。如果我们把它搬进一个只有绿光的屋子里，由于它不反射绿光，我们就会看到它是黑色的，而不是红色的。而每一片雪花就像一块玻璃一样，既是一个透光结构，同时也是一面反光镜——既可以反射各种色光，也可以透过各种色光。

当光线照射到雪堆上的时候，它就进入了一个庞大的光学“迷宫”： 每一片雪花都是由成百上千个随机取向的微小冰晶构成的，冰晶之间存在大量界面，透过雪花的光线会在雪花与空气之间扭曲，而被反射的光线则会被打向另一片雪花，如此反复，直到光线通过透射逃出这可怕的迷宫……而那些逃离出来的光线已经变成了射向四面八方的散射光，其中一部分进了我们的眼睛。由于没有色光被特别吸收，我们看到的就是柔和的白色光，也就觉得它是白色了。但如果在光线很强的雪山上，即使经过积雪的散射，进入我们眼睛的白光仍然很强，我们就会觉得雪地像镜子反光一样刺眼。如果不做防护，眼睛就可能受伤，甚至暂时失明。

颜色巧妙变

并不是只有水和冰雪能够利用“光线迷宫”，呈现出白色。其他透明的东西，比如玻璃被砸碎或者研成粉末，也都会出现“光线迷宫”，而变成白色的。比如大的食盐结晶是透明的颗粒，可是我们家里的食盐粉末却是白色的。不过，要想让它们变得透明，也容易。比如在食盐或者玻璃粉末里少量添点水，它们中间的空隙填满了水，空气被挤出去，“光线迷宫”就被破除了，于是它们就又变得透明了。毛玻璃沾上水以后变得比较透明，也是这个道理。

其实，固体和粉末之间的这种变化，还可以在那些锃亮的金属上找到。比如，你用砂纸在铝锅上打磨几下，你能得到什么样的粉末？是银闪闪的吗？事实恰好相反，你会得到黑乎乎的粉末……即使你用银子本身研成粉，得到的还会是黑乎乎的粉末。

因为，它们组成了另外一种光学迷宫——这些金属粉末实际上成了一面面微小的镜子，能够反射光线，但却不能透过光。于是，光就在这堆粉末里来回反射，由于不能透射，就很少有机会能逃出去。在不断反射中，光线也会被逐渐消耗。这样，没有多少光反射进你的眼睛，你的眼睛就只能告诉你：这些家伙是黑色哒！