湖水光學現象是指湖水中光的傳播、光學效應和光與湖中物質相互作用的現象。水中懸浮顆粒和可溶性物質，使湖水對光的選擇性減弱。
基本介紹
- 中文名：湖水光學現象
- 外文名：The Lake Optical Phenonmon
- 套用學科：物理
- 適用領域範圍：湖水中的一種光學現象
正文,
正文
湖水中光的傳播、光學效應和光與湖中物質相互作用的現象。光在湖水中傳播及其光學效應，改變湖水溫度結構，影響湖中水生生物的生理特徵和分布，因而影響湖水循環及水中營養物的循環。
光在湖水中的吸收和散射 照射在湖面上的陽光，部分被湖水反射和散射到空中，部分能透入水中。隨水深增加，光透入強度減弱。湖水具有選擇吸收和散射不同波長光能的性質，在可見光譜中,對紅光和橙光(波長0.59～0.76μm)吸收最強,而對紫光和藍光(波長0.40～0.49μm)散射最強。大部分長波紅色光被湖水錶層吸收，轉變為熱能，使水溫升高。水中懸浮顆粒和可溶性物質，使湖水對光的選擇性減弱。
湖水照度 照度指單位時間射入單位面積上的光能量。湖面上的照度取決於太陽高度和大氣透明度，太陽高度越大,大氣越清晰,湖面照度也越大。湖面照度可以用照度計測定。水下照度首先決定於湖面的照度,也同透入水中的光因湖水的選擇吸收和散射而衰減的程度有關。深Z處照度EZ與水面照度E0呈EZ=E0e-uz關係。式中μ為衰減係數，決定於湖水中懸浮物質和可溶性物質的數量和性質。水中照度也可用照度計測定,稱為水深Z處的相對照度。
湖水渾濁度 渾濁度 1度相當於每升水含二氧化矽1毫克。湖水渾濁度主要取決於水中懸浮質顆粒大小及其折射特性。通常將湖水水樣同各種不同渾濁度的標準渾水進行直接或間接對比而測定。用濁度計可在現場直接測定渾濁度。
湖水透明度 湖水透過光線的能力。通常用透明度盤測定透明度，透明度盤是一個白色圓盤，直徑30厘米，有標準重量。把圓盤徐徐沉入水中，圓盤從視野里消失時的湖水深度稱透明度，以米計。湖水透明度取決於湖水化學性質和渾濁度，水中可溶性細顆粒越多、有機質的濃度越大，光的衰減越強烈，透明度就越小。十分渾濁的湖水透明度不到 0.1米，而十分清澈的湖水，透明度可達40米，一般湖水的透明度在0.2～10米之間。透明度隨水中浮游生物和有機質含量的時間變化而呈現明顯的年際和年內變化。
湖泊水色 透入水中的光，受水中懸浮質和水分子的選擇吸收和散射，使水呈現不同顏色。紫光和藍光波長短，透入清澈的湖水後被水分子散射和反射到大氣中呈藍色。渾濁湖水因含大量微粒和可溶性物質，不但散射藍光，而且強烈散射綠色光甚至紅色光，呈綠色、黃色或褐色。湖水中的懸浮質和浮游生物自身的顏色也構成了水色的一部分。在湖水光學特性試驗中，水色常用來反映湖水對光的選擇散射特性。湖水水色可用透明度盤在1米深處呈現的顏色與比色計對比而確定。比色計的顏色標度為1號（藍色）到21號（棕色）。一般湖泊水色約在8號到15號之間。
光在湖水中的吸收和散射 照射在湖面上的陽光，部分被湖水反射和散射到空中，部分能透入水中。隨水深增加，光透入強度減弱。湖水具有選擇吸收和散射不同波長光能的性質，在可見光譜中,對紅光和橙光(波長0.59～0.76μm)吸收最強,而對紫光和藍光(波長0.40～0.49μm)散射最強。大部分長波紅色光被湖水錶層吸收，轉變為熱能，使水溫升高。水中懸浮顆粒和可溶性物質，使湖水對光的選擇性減弱。
湖水照度 照度指單位時間射入單位面積上的光能量。湖面上的照度取決於太陽高度和大氣透明度，太陽高度越大,大氣越清晰,湖面照度也越大。湖面照度可以用照度計測定。水下照度首先決定於湖面的照度,也同透入水中的光因湖水的選擇吸收和散射而衰減的程度有關。深Z處照度EZ與水面照度E0呈EZ=E0e-uz關係。式中μ為衰減係數，決定於湖水中懸浮物質和可溶性物質的數量和性質。水中照度也可用照度計測定,稱為水深Z處的相對照度。
湖水渾濁度 渾濁度 1度相當於每升水含二氧化矽1毫克。湖水渾濁度主要取決於水中懸浮質顆粒大小及其折射特性。通常將湖水水樣同各種不同渾濁度的標準渾水進行直接或間接對比而測定。用濁度計可在現場直接測定渾濁度。
湖水透明度 湖水透過光線的能力。通常用透明度盤測定透明度，透明度盤是一個白色圓盤，直徑30厘米，有標準重量。把圓盤徐徐沉入水中，圓盤從視野里消失時的湖水深度稱透明度，以米計。湖水透明度取決於湖水化學性質和渾濁度，水中可溶性細顆粒越多、有機質的濃度越大，光的衰減越強烈，透明度就越小。十分渾濁的湖水透明度不到 0.1米，而十分清澈的湖水，透明度可達40米，一般湖水的透明度在0.2～10米之間。透明度隨水中浮游生物和有機質含量的時間變化而呈現明顯的年際和年內變化。
湖泊水色 透入水中的光，受水中懸浮質和水分子的選擇吸收和散射，使水呈現不同顏色。紫光和藍光波長短，透入清澈的湖水後被水分子散射和反射到大氣中呈藍色。渾濁湖水因含大量微粒和可溶性物質，不但散射藍光，而且強烈散射綠色光甚至紅色光，呈綠色、黃色或褐色。湖水中的懸浮質和浮游生物自身的顏色也構成了水色的一部分。在湖水光學特性試驗中，水色常用來反映湖水對光的選擇散射特性。湖水水色可用透明度盤在1米深處呈現的顏色與比色計對比而確定。比色計的顏色標度為1號（藍色）到21號（棕色）。一般湖泊水色約在8號到15號之間。
