为什么气泡看起来和周围的水不一样？
水和空气与光的相互作用差别很大。当在水中传播的光遇到气泡时，会进入一个光学密度低得多的介质，两者之间的边界会使光发生弯折和反射。正是这种散射使悬浮的气泡改变了水的外观和水面下的光场[1]。同样的散射过程也使气泡成为水下光信号衰减的一个来源，因为气泡会把光从原来的路径上引开[2]。
实际效果就是对比。在水相对清澈的地方，气泡散射的光在较暗的背景上格外突出，所以你才会注意到它。气泡本身并不发光；它只是从周围的水不会提供的角度，把光送进了你的眼睛。
气泡大小或水的清澈程度会影响可见度吗？
气泡大小有影响。关于水下光信道的研究区分了小气泡和大气泡的统计行为，表明不同大小的气泡以不同方式影响光的散射[2]。这与日常观察相符：细密的小气泡群看起来像一层淡淡的雾，而较大的气泡则呈现为轮廓清晰的球体。
水的清澈程度也影响你看到的东西。在浑浊的水中，颗粒本身已经在散射光，再加上气泡，会进一步造成散射和光信道衰减[2]。在更清澈的水中，气泡自身的散射更孤立，这也是气泡在干净背景下往往更容易辨认的部分原因。
除了看气泡，这还有什么意义？
让气泡可见的那种散射也有实际影响。在海洋中，破碎的风浪卷入的气泡会改变海面反射光的方式以及水下光的分布[1]。这意味着气泡的可见性不只是有趣的现象；它是自然水体中光的行为的一部分。
对工程系统来说，这种效应是个麻烦。光路中的气泡会散射光并使光信号衰减，因此研究人员在设计水下光通信链路时会模拟气泡引起的散射[2]。帮助你的眼睛发现气泡的那种可见性，正是使光信号变差的那种现象。
看气泡时，你实际看到的是什么？
你看到的是散射的光，而不是气体本身。气泡表面把周围的光引向你的眼睛，你感知到的亮度和形状来自这些被改变方向的光。这与以下发现一致：注入气泡会改变水的光学特性及其反射率[1]。所以，当气泡吸引你的目光时，你看到的是光在绕过一团空气时走了弯路。
本文引用的文献
破碎风浪间歇性卷入气泡对海洋反射率和水下光场的影响
悬浮气泡对光的散射会改变海洋反射率和水下光场，这有助于解释为什么气泡在水中在光学上是可见的。
气泡引起的散射对浑浊水体的影响：一种实验性水下光通信信道建模方法
气泡会散射光并导致水下光信道衰减，在浑浊水中，小气泡和大气泡表现出不同的统计散射行为。