水滴は透明なのに湯気が白いのはなぜ？

質問

湯気が水蒸気ではなく水滴であると聞いたことがあります。
しかし水滴も透明だと思うので、どうも納得がいきません。
このモヤモヤを解決していただけませんか？

回答No.3

drmuraberg · ベストアンサー

いちおう、光の波長と湯気と水滴の大きさの関係で説明できます。

可視光の波長は360～830 nm (0.36～0.83μ）、
湯気の大きさは数μ程度　 （1μ=1000 nm)、
水滴の大きさは1,2mm～3,4mm (1mm=1000μ）。

光の波長が粒子と同じ程度か10倍程度までは、球形の粒子に
射し込んだ光はミー散乱を起こします。
ミーの理論は、入射した光りが直進方向だけではなくその横方向や
後方にも散乱されることを示しています。
詳細は抜き大雑把に言うと、粒子に入射した光りはいろいろな方向に
散乱され、No.2でいう「乱反射」の効果が起こり粒子は白く見えます。
湯気粒子の径はこの範囲に入ります。

粒子径が光の波長より十分大きくなると、光りは屈折や回折で説明
される経路を通ります。
側方散乱や後方散乱や乱反射が起こりにくく、光りの大部分は粒子を
同方向に通り抜けるために、粒子は透明に見えます。
水滴は光がミー散乱を受けない、十分過ぎるほどの大きさなのです。

お礼

回答ありがとう御座います。
だいぶイメージできるようになりました。

回答No.2

dipearl

たとえばガラスは透明ですが、キズをつけるとそこは白くなります。
これは、そもそもガラスは表面でわずかに光を反射するわけですが、キズをつけることによって「表面」が増え、乱反射することによって白く見えるわけです。

水も同じで、「水滴」のようなツルンとした表面を持つものはあまり光を反射しないので透明、「湯気」のように、微小の水滴が集まったものは、表面が多いので乱反射して白く見えるということです。

もうひとつ例を挙げると、塩の結晶は虫眼鏡で見ると透明ですが、たくさん集まると乱反射して白く見えますね。

なお、世にある「白」というものは、すべて透明が乱反射したものです（白い紙もプラスチックも雪も、本来は透明です）。あと、虹の見える原理とは関係がありません。

お礼

回答ありがとう御座います。
なんとなく分かったような気がします。
言われてみると塩もそうですね。

回答No.1

sono0315

光によって様々変わります

虹が見えるのも、そういった光の具合が変化しているから
http://www-antenna.ee.titech.ac.jp/~hira/hobby/edu/em/rainbow/index-j.html

虹が見える原理はいいですね。そうしたら水滴だとしても
赤に見えたり、白に見えたり、青に見えたりするわけですね

お礼

回答ありがとう御座います
透明に見えたり、白く見えるのは光によって変わるということでしょうか？