问题

如何回答孩子「为什么血是红色的,但手臂上凸起的血管却是青色的」?

回答
孩子,你问了一个特别棒的问题!这就像一个小小的科学探险,咱们一起来揭开这个秘密好不好?

首先,咱们得知道,我们身体里的血,它就像一条永不停歇的河流,在血管里流淌,输送着生命必需的东西,比如氧气和营养。它之所以是红色的,主要跟一个叫做血红蛋白的家伙有关。

你可以想象一下,血红蛋白就像是小小的搬运工,它们藏在红细胞里,负责把肺部送来的氧气搬到身体的各个角落,比如你的手指尖、脚趾头,甚至你的大脑。当血红蛋白带上氧气的时候,它就会变成一种鲜艳的红色,就像新鲜的草莓一样。所以,我们看到静脉里流淌的血,大部分情况下都因为含有大量的氧气,所以是红色的。

那为什么有时候我们看手臂上的血管,它们好像是青色的、蓝色的呢?这就有点意思了,这里面藏着几个小秘密。

第一个秘密:光线和皮肤的魔法

你想想看,我们看的任何东西,都需要光线。当光线照到我们身上的时候,有些光会被皮肤吸收,有些光会被反射回来。皮肤可不是一块简单的画布,它有很多层,里面还有各种各样的细胞和色素。

红色的血在血管里流淌,当它靠近皮肤表面时,光线会穿过皮肤。皮肤就像一个过滤器,它会吸收一部分红光,然后让一部分蓝光或者绿光反射出来。就好比你把一个红色的苹果放到一个有颜色的玻璃后面看,颜色肯定会有点不一样,对吧?皮肤的颜色和厚度不一样,也会影响我们看到的血管颜色。

你可以想象一下,如果你的血是透明的,那你看到血管的颜色就会完全取决于你的皮肤颜色了。但血是红色的,它本身就带有一种颜色。当红色的光线穿过皮肤再反射回来的时候,皮肤本身对蓝绿光的反射作用,就会让血管看起来不那么鲜红,甚至有点偏向青色或蓝色。

第二个秘密:血管的位置和深度

你有没有注意到,我们看到那些“青色”的血管,通常是在手臂、手腕这些地方,而且它们都比较表浅,也就是离皮肤表面比较近。

血管的颜色会随着它里面的血的含氧量发生变化。我们身体里有两种主要的血管:动脉和静脉。

动脉:就像是把富含氧气的新鲜血液从心脏“推送”出去的大动脉。它们通常比较深,离皮肤表面远一些,而且里面的血因为含氧量很高,所以是鲜红色的。我们平常很难直接看到动脉。

静脉:它们是把身体里用过氧气的血液,“回收”回心脏的小血管。这些血管里的血含氧量相对低一些,所以颜色会比动脉的血稍微暗一些,偏暗红或者紫红色。而且,静脉通常离皮肤表面更近,更容易被我们看到。

当这些含氧量低一点的暗红色血液在表浅的静脉里流淌时,结合刚才说的光线和皮肤的魔法,就更容易让我们看到它呈现出青色或蓝色的样子了。这就像你在一个深水池里看红色的东西,跟在浅水池里看,你感受到的颜色可能会不一样,对不对?

还有个小插曲:为什么有人看血管更明显是蓝色?

这和每个人的皮肤白皙程度也有关系。皮肤越白皙的人,皮肤对光线的吸收和反射的特性也可能不一样,这样一来,那些表浅的、含氧量不高的静脉,在光线的折射和反射下,就更容易显露出那种青色或蓝色的感觉。

所以,亲爱的,血本身是红色的,是因为它里面有带着氧气的血红蛋白。而我们手臂上凸起的血管看起来是青色的,那是因为这些血管里的血含氧量低一些,并且表浅的血管在皮肤和光线的共同作用下,把它的颜色“过滤”了一下,让它呈现出了我们看到的青色。

这就像是你用不同颜色的滤镜去看同一张照片,照片里的景物颜色一样,但你看到的最终颜色就会不一样。是不是很有趣?

你还有其他想知道的吗?随时可以再问我哦!

网友意见

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从原理上讲:

阳光由七种颜色的光组成,我们看见的颜色实际上是反射回来的光。

  • 光照进皮肤里会经历散射,主要是皮肤里的丝状蛋白(角蛋白、胶原蛋白)造成的。[1]
  • 七色光里红色波长最长、频率最低,而蓝光、绿光都比红光波长要短;而皮肤对光的散射与波长有关,红光穿透更深,蓝光、绿光发生散射,也能返回表面,而被我们看见。(实际上紫色更容易散射,但是我们眼睛对蓝色、绿色更敏感)
  • 血管位于皮肤深处,因此它比皮肤吸收的红光更多,蓝光、绿光更少,因此就会显得更蓝、更绿,蓝光与绿光的混合就能成为青色——每个人具体看见什么色,就看血管位置、光照、人眼识别等等了。

怎么回答孩子呢?

可以用一些小实验给他解释。

首先用个棱镜制造人工彩虹,告诉他光的七色原理

然后用小实验模拟散射

  • 准备一杯浑浊的肥皂水,搅拌一下使得变成白色液体(也可以是奶粉);
  • 然后用一个白光手电筒从侧面照射水杯,就能看见蓝色

然后告诉孩子:

  • 我们看见的颜色就是物体反射回来的光的颜色;
  • 光照过浑浊的水,和照过我们的皮肤一样,经历了一些「劫难」,最终只有蓝光回到了我们的眼睛里;
  • 而血管为什么没有这么蓝,是因为皮肤反射的并不只有很纯粹的蓝光(其实挺多资料上也是写的蓝色)。

调动孩子的动手能力,比直接说原理更好。

参考

  1. ^ https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-biomedical-optics/volume-17/issue-9/090901/Optical-properties-of-human-skin/10.1117/1.JBO.17.9.090901.full?SSO=1

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