Оптические свойства чистой воды

Вода является самым распространенным веществом на Земле. Диапазон физических условий, в которых вода находится в океане (давление 1—1100 атм., температура от -2 до 30°С), таков, что оптические свойства ее во всем этом диапазоне практически неизменны.

Под чистой водой понимают химически чистое вещество, которое является смесью нескольких видов молекул воды с различным молекулярным весом. В настоящее время в лаборатории получено 36 различных изотопов молекулы воды. Некоторые из них радиоактивны, имеют очень малое время полураспада и практически не встречаются в природных водах.

В табл. 3.3.1 представлены характеристики чистой воды в спектральной области 250—800 нм по данным различных исследователей¹.

Таблица 3.3.1

Оптические свойства чистой воды (t = 20°С).

Вода представляет собой плотно упакованную систему, в которой взаимодействие между молекулами весьма велико. В 1780 г. Г. Кавендиш и А. Л. Лавуазье установили, что вода состоит из кислорода и водорода, а спустя 25 лет А. Гумбольд и Ж. Л. Гей-Люссак доказали, что в процессе образования воды взаимодействуют два объема водорода и один объем кислорода¹. Поэтому жидкую воду можно в известном смысле рассматривать как макрокристалл из атомов водорода и кислорода (рис. 3.3.1)².

Рис. 3.3.1. Молекула воды.

У молекулы воды имеются сильные полосы поглощения, находящиеся в области спектра X < 18,6 нм (электронные полосы), очень слабые полосы в видимой области, лежащие в интервале 543—847 нм (обертоны основных колебательно-вращательных частот молекулы), и сильные полосы в ИК области 944 нм и более. Большая часть полос поглощения жидкой воды связана с полосами водяного пара, т. е. со спектром изолированной молекулы. Тем не менее из-за сильного взаимодействия здесь наблюдаются заметные отличия: у воды полосы поглощения сдвинуты в сторону больших X, а сами полосы взаимно перекрываются, так что поглощение оказывается сплошным. В табл. 3.3.2 представлены значения коэффициента поглощения, полученные для совершенно чистой, дистиллированной воды³.

Таблица 3.3.2

Значения коэффициента поглощения, полученные для совершенно чистой, дистиллированной воды.

• 1 Архипкин, В. С., Добролюбов С. А. Океанология. Физические свойства морской воды: учеб, пособие для академического бакалавриата. 2-е изд., испр. и доп., 2017.
• 2 Большая советская энциклопедия. В 30 т. Т. 18, 1978.
• 3 Шулейкин В. В. Краткий курс физики моря.

• [1] Ерлов Н. Г. Оптическая океанография.