水是地球上最簡單的化合物，沒有水就沒有生命。然而水并不是我們想象的那么簡單，僅僅是H2O。如果水分子真的是以單個分子存在，水的熔點(diǎn)為-110℃，沸點(diǎn)為-65℃，地球上的水早就全部氣化，地面上也就不可能還有水的存在。事實(shí)上，我們都知道，水的熔點(diǎn)為0℃，沸點(diǎn)為100℃。

為了解釋水透明的這個現(xiàn)象，我們分幾步來分析這個過程：一、物質(zhì)透光率相關(guān)因素；二、液態(tài)水的結(jié)構(gòu)；三、空氣和水的界面；四、光在水的內(nèi)部運(yùn)動情況分析；五、水透光情況說明；六、水透光情況的補(bǔ)充。為了簡化問題的分析，我們只考慮常溫常（4℃~30℃）壓下的純水（沒有任何雜質(zhì)的理想狀態(tài)）。

一、透光率的大小有如下幾種因素決定：

1、選擇性吸收：當(dāng)物質(zhì)能級差與光子能量匹配時，產(chǎn)生選擇性吸收，此時物質(zhì)本身就有顏色（如五水硫酸銅晶體，會吸收黃光），使透光率下降。

2、折射率：與物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)。折射率越大，反射損失越大；雙折射率差值越大，反射損失越大，透光率越小。

3、物質(zhì)中氣泡或晶粒間界：此類數(shù)量越多，就產(chǎn)生反復(fù)從晶體到空氣，再從空氣到晶體的反復(fù)折射，必定會造成反射損失，氣泡越多，反射損失越大，透光率越小。當(dāng)然，厚度越大，氣泡就會越多，損失就越大。

4、物質(zhì)中的雜質(zhì)：產(chǎn)生散射損失，即光的方向改變，使透光率下降。

二、液態(tài)水的結(jié)構(gòu)

科學(xué)家近些年通過研究發(fā)現(xiàn)，氣態(tài)的水可以假設(shè)為單個水分子或者是二聚體水分子；處于液相與氣相過渡狀態(tài)的水分子可能會有簡單的三元、四元、五元甚至六元環(huán)形分子存在；液相水分子團(tuán)的結(jié)構(gòu)要大于液相與氣相過渡狀態(tài)的水分子，會有六元、七元、八元甚至是更大的分子團(tuán)存在。當(dāng)分子簇大于7以后已經(jīng)不大容易形成單個的環(huán)狀分子簇了，即便可以勉強(qiáng)形成大環(huán)分子狀態(tài)上也十分不穩(wěn)定，很快便會通過變形轉(zhuǎn)化成折疊形態(tài)或多環(huán)結(jié)構(gòu)。與高分子不同的是由于水分子之間并沒有形成共價鍵而是以氫鍵相連，因而這種分子鏈在液態(tài)時十分脆弱，應(yīng)該處于動態(tài)下的不斷斷裂和組合過程中。

三、空氣和水的界面

凡作用于液體表面，使液體表面積縮小的力，稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。就象你要把彈簧拉開些，彈簧反而表現(xiàn)具有收縮的趨勢。正是因?yàn)檫@種張力的存在，有些小昆蟲才能無拘無束地在水面上行走自如。

四、光在水的內(nèi)部運(yùn)動情況

科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)測量出，單個水分子的體積為4X10^-10m^3，我們假設(shè)水分子在常溫狀態(tài)下以平均6~10個水分子形成的分子團(tuán)狀態(tài)存在，則這個分子團(tuán)的體積為2.4~4X10^-9m^3，它的直徑小于1.97X10^-9m。我們再來看一下可見光的波長為，380~760X10^-9m。從這兩個數(shù)值對比中我們可以看出，可見光的波長遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水分子團(tuán)的大小。所以可見光可以在水中輕松繞過。

五、水透光情況的說明

根據(jù)前面對水的分析我們可以得到水透光的原因：1）水中分子團(tuán)的尺寸遠(yuǎn)小于可見光的波長，因此可見光可以從水分子周圍繞射而過；2）水的表面雖然分子比較稀疏，但是對光的透射損失比較小，有實(shí)驗(yàn)證明這個數(shù)值為萬分之幾，幾乎可以忽略；3）純水中雜質(zhì)和氣泡很少，是水透光率更高的另外一個原因。

六、關(guān)于水透光的補(bǔ)充說明

水的可見光透光性質(zhì)不僅跟水分子團(tuán)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，也跟水的深度有關(guān)。當(dāng)水的深度很深的時候，波長比較短的可見光穿透性比較弱，而波長比較長的光繞射能力強(qiáng)，穿透深度比較深。所以，我們通常可以看到大海呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色。