为什么北极熊的毛看起来是白色，实际上却是透明的呢？
2024-11-19 阅读 77
更新于 2024年11月22日
先上图，这是在光学显微镜下透射光中看到的北极熊毛发[1]。
北极熊有两层毛，包括外层的保护毛和内层的底毛，主要由角蛋白构成，纯角蛋白对可见光和近红外光几乎是透明的。由于北极熊的毛发中不含黑色素，因此毛发在300至2600 nm范围内完全透明。
我们看到北极熊的主要是外层的保护毛，这种毛发是空心的，约占发干总宽度的三分之一。
下图是北极熊毛发的SEM断层扫描图象
北极熊头发的横截面SEM图像，直径约为100-150微米；它被嵌入羊毛纤维束中北极熊毛发视觉上呈现白色是因为光散射导致的。当光线遇到障碍物时，其方向会发生偏移，从而发生散射。
北极熊毛发外层的角蛋白基本不吸收光，光的散射过程是由头发髓质中的散射决定的。当太阳光照射到北极熊的毛发上时，光线开始在毛干内壁上反射，引发一系列的反射，光沿着光纤轴传导，然后再次从毛发中散射出来，并再次射入周围的透明毛发中。
这个过程将光耦合到北极熊毛发的光纤轴中，光沿着光纤轴传导，然后再次从毛发中散射出来，通过随后的散射过程再次耦合到下一根透明毛发中。
因此对于来自外部的光，散射粒子是角蛋白和毛发髓质中央通道的空隙，其大小为3至20μm，刚好与辐射的波长相当。北极熊毛发对光的散射可以视为米氏散射（Mie scattering），呈现白色。当天空阴暗或黄昏时分，北极熊可以呈现略显灰色和淡黄色。
米氏散射指当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。很常见的例子是天空中的白云，每一个小水滴都是透明的，但是云呈现白色。
参考^https://doi.org/10.12970/2311-1755.2015.03.02.2.
因为白色和无色透明本质上是一回事，都是能让你看到所有波长的光，区别在于，一个靠反射，一个靠透射。
物体的颜色主要取决于它能反射和透射的光，只不过不透明物体看的主要是反射的光，透明物体看的主要是透射的光。
光学上，白光就是赤橙黄绿青蓝紫这7种光的合并。而无色透明代表的就是所有的光都能过来，其实就等于白光能过来。但自然界也有有色透明的物质，比如绿色玻璃，那就是只让绿光过来。
只不过，无色透明的物体一般都是分子结构比较整齐或者比较薄的，这样白光在透射的时候，就不容易在这个物体内部反复散射，而是整齐地透过来。一旦这个物体内部分子变得杂乱或者变厚，光线透射的过程中各种散射，就成了不透明的白色了。
这个道理还适用于水滴结冰，水滴是无色透明的，因为它整齐，等到逐渐结冰，会有很多乱七八糟的冰晶朝着不同方向形成，也就逐渐变白，等到真完全结成了冰疙瘩，分子重新整齐，反而又透明了。
哪怕你把你家的白色卫生纸打湿了，也能发现会变透明，都是一个道理。
北极熊的白毛也一回事。
北极熊的毛看起来是白色，实际上却是透明的，这一现象可以从以下几个方面进行解释：
一、毛发的透明性北极熊的毛发实际上是由角质蛋白组成的空心管状结构，这种结构使得毛发内部是中空的，没有色素沉积，因此本身是透明的。这种透明性类似于玻璃或水晶，光线可以直接穿过毛发而不被吸收。
二、光线的散射作用尽管北极熊的毛发是透明的，但当光线照射到这些毛发上时，由于毛发的密集排列和中空结构，光线会在毛发内部发生多次散射和反射。这种散射作用使得所有波长的光线都被均匀地反射出来，混合在一起形成了白色的视觉效果。因此，我们看到的北极熊毛发是白色的，这实际上是光线散射的结果。
三、保护色和伪装作用北极熊生活在白雪皑皑的北极地区，白色的外观对于它们来说是一种保护色。这种颜色可以帮助北极熊在雪地和冰面上更好地伪装自己，从而接近猎物或避免被捕食者发现。此外，白色的外观还有助于北极熊在夏季时反射阳光，减少身体吸收的热量，从而降低体温。
四、毛发的其他特性除了透明性和散射作用外，北极熊的毛发还具有其他特性。例如，这些毛发可以捕获空气，形成一层隔热层，帮助北极熊在寒冷的北极环境中保持体温。此外，北极熊的皮肤是黑色的，这有助于吸收阳光中的紫外线，进一步帮助它们在寒冷的环境中保持体温。
综上所述，北极熊的毛看起来是白色而实际上是透明的现象是由其毛发的透明性、光线的散射作用、保护色和伪装作用以及毛发的其他特性共同作用的结果。这种独特的毛发结构不仅帮助北极熊在极端寒冷的环境中生存，还为它们提供了一种有效的伪装手段。
北极熊的毛是透明的！感谢你邀请，涨知识了。
查了下，大概信息如下：
北极熊的毛是透明的。
北极熊的毛看起来是白色的，是因为其毛发内部有很多微小的气泡，这些气泡可以反射和散射光线，使得北极熊的毛看起来呈现出白色的外观。
这种透明的毛发结构对北极熊的生存具有重要意义。首先，它可以帮助北极熊在寒冷的北极环境中保持体温。透明的毛发可以让阳光透过，直接照射到北极熊黑色的皮肤上，从而吸收更多的热量。其次，这种白色的外观可以帮助北极熊在雪地和冰面上更好地伪装自己，从而更容易接近猎物或避免被捕食者发现。
