肉眼能看到PM2.5吗？能看到多大的颗粒？

眼睛直接探测的是来自物体（发射或散射等）的光子。不论物体是大还是小，只要能发射出足够的光子，这些光子最终照射到视网膜上后，当然会被感知。但是能看到是一回事，能看清却是另一回事。物体离得太近时就无法分辨细节了。来看看果壳网友的分析讨论...

问题：如果考虑丁达尔效应的话，人靠肉眼能看到多大的颗粒？ （这里“看到”是指发现颗粒的存在而不是颗粒本身和颗粒细节）

PM2.5的颗粒正常情况下肯定人肉眼是看不见的，但是如果是被强光照射发生了丁达尔效应，光够强，背景够黑的话，那么能被察觉到吗 ？光强到什么程度可以用肉眼看到一个个小光点而不是一溜光带呢？

这里我是存疑的，因为颗粒物直径应该是到可见光波长的那个数量级才会发生丁达尔现象，pm2.5的话可能有点大了？不确定能不能形成气溶胶什么的。希望懂的朋友帮忙指出。

flyiop1  回答：首先明确一个前提：我们的眼睛直接探测的是什么？是物体本身呢？还是来自物体（发射或散射等）的光子？答案显然是后者。那么，不论物体是大还是小，只要能发射出足够的光子，那么这些光子最终照射到视网膜上后，当然会被感知。（视细胞才不会追究光子是谁发出的）而且，因为晶状体的作用，你还能知道这些光子来自什么方向。



但是能看到是一回事，能看清却是另一回事。当两个物体离得太近时，由于瞳孔的衍射，以及视觉细胞的大小等各种限制，我们就无法分辨细节了。

首先看来自视觉细胞大小的影响。视觉细胞可以理解为相机的像素。如果两个物体的像落到同一个像素上，那么我们自然是不可能分辨的。

而衍射的影响就要请出瑞利判据了。考虑一个点光源，它通过瞳孔后就会衍射。如果两个不相干的点光源靠得足够近时，主峰也就会渐渐重叠到一起，变得无法分辨。如下图所示。图片来源于维基百科和http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu



瑞利给出的判据是，当点光源A的衍射图样的极大值刚好和点光源B的第一个暗条纹重合时，认为这两个物体是刚好可以分辨的，具体的说就是

其中
是物体分离的角度，
是波长，D是（瞳孔的）孔径。按我印象，视觉细胞的尺寸好像刚好是和这个角分辨率匹配的，既不是瓶颈也不浪费。（懒得验算了）

结论：要想能看到pm2.5需要两个条件。

要有足够的来源于pm2.5的光子。由于小颗粒散射效率一般不高，就要求背景足够暗，同时照明光不能照到眼睛或相机里。这样才有足够的信噪比。



颗粒间要足够远。按人的明视距离25cm算，颗粒在与视线垂直的面上的投影的间距要大于1.22*500nm/5mm*25cm=0.03mm。为了能清楚的看到，将这个标准放宽些，变成0.2mm。如果光束直径5cm，也就要求在0.2mm*0.2mm*5cm的区域内，平均只能有一个pm2.5。即每立方米
个颗粒。按颗粒平均直径1um，按密度1g/cm^3估算，那么重量为261ug/m3，换算成指数大概150左右？（之前算浓度的时候是按直径2.5um估算的，估计不如按1um更接近实际情况。）

当然你只是能看到它，但是你完全不能分辨出你看的到底是一个pm2.5还是一个pm25. 至于丁达尔现象，它只是说小颗粒也可以散射光，又没说大颗粒不散射，对吧？米氏散射就是研究大颗粒对光的散射的，事实上比小颗粒还强不少呢。也想来答？戳评论

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