矿泉水瓶内壁为什么向光一面布满了小水珠,而另一面则没有?最近发现：一瓶未装满水的密闭的矿泉水瓶,正立放在一个光线分布不均匀的地方,第二天发现,向光的一面瓶内壁布满了小水珠,而

来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/20 19:24:16
矿泉水瓶内壁为什么向光一面布满了小水珠,而另一面则没有?最近发现：一瓶未装满水的密闭的矿泉水瓶,正立放在一个光线分布不均匀的地方,第二天发现,向光的一面瓶内壁布满了小水珠,而
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矿泉水瓶内壁为什么向光一面布满了小水珠,而另一面则没有?最近发现：一瓶未装满水的密闭的矿泉水瓶,正立放在一个光线分布不均匀的地方,第二天发现,向光的一面瓶内壁布满了小水珠,而
矿泉水瓶内壁为什么向光一面布满了小水珠,而另一面则没有?
最近发现：
一瓶未装满水的密闭的矿泉水瓶,正立放在一个光线分布不均匀的地方,第二天发现,向光的一面瓶内壁布满了小水珠,而另一面一滴水珠都没有.
将瓶子旋转180度再等一天再观察,结果如故.
最近一段时间我又多次试验,排除了环境温差的可能性,证实这种现象只和光线有关.

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为什么水珠的分布会有差异,这是因为存在温度差.
在封闭的瓶内,水面上方的空气含有大量水蒸气,空气的温度由水温控制,可以近似认为空气温度等于水温.当封闭一定时间后,空气中水蒸气达到饱和状态.
而瓶壁（水面以上）的温度是受环境温度的影响.当水面上方瓶壁内表面的温度高于水温时,表面附近的空气温度也升高,水蒸气变成非饱和状态,即使已有的水珠也会慢慢蒸发掉；
相反,当水面上方瓶壁内表面的温度低于水温时,表面附近的空气温度也降低,水蒸气变成超饱和状态,就会凝结成小水珠.
所以说“门外壮汉”观察到的现象只能是在密闭的矿泉水瓶放置一定长的时间,使水温接近于环境温度,这样才会造成瓶壁一边温度略高于水温（无水珠）,一边温度略低于水温（凝结水珠）.
而形成这种情况情况以前,如果,水温高于环境温度,向光面和被光面都会结满水珠；如果,水温低于环境温度,两面都不会结水珠.
前面是基础知识,现在我们来讨论本问题的关键,为什么向光面凝结水珠而被光面不凝结水珠.
我们很容易猜到:向光面的温度低,背光面的温度高.（但这似乎不合常理）
其实这和水珠的形状有关.瓶壁上的水珠实际上是呈（近似于）半球形,可以看成是一个半球透镜.
在向光一面,光线从瓶壁进入水珠,一部分光线反射入瓶壁,不再进入水珠,进入水珠的光线经半球透镜汇聚,不再进入其他水珠；
而背光一面,光线从瓶内空气进入水珠的同时一部分被球面反射,而球面反射具有发散性,这些光线还有相当一部分进入其他水珠.
这样,背光一面吸收光线的量要多一些,温度相对就要高一些,这样就形成温差,最终造成“门外壮汉”观察到的现象.

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