丁達爾效應(丁達爾現象)

丁達爾效應

丁達爾現象一般指本詞條

當一束光線透過膠體,從垂直入射光方向可以觀察到膠體裡出現的一條光亮的“通路”,這種現象叫丁達爾現象,也叫丁達爾效應(Tyndall effect)或者丁鐸爾現象、丁澤爾效應、廷得耳效應。

基本介紹

  • 中文名:丁達爾效應
  • 外文名:Tyndall effect
  • 別名:丁鐸爾現象、丁鐸爾效應
  • 命名者:約翰·丁達爾
  • 時間:1869年
  • 實際套用:用於膠體與溶液的鑑別
  • 英文名:Tyndall effect
  • 現象名稱:樹林現象、膠體現象、暗室現象
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命名始源

英國物理學家約翰·丁達爾(John Tyndall 1820~1893年) ,1869年首先發現和研究了膠體中的上述現象。這條光亮的“通路”是由於膠體粒子對光線散射形成的。丁達爾效應是區分膠體和溶液的一種常用物理方法。

產生原因

光的傳播過程中,光線照射到粒子時,如果粒子大於入射光波長很多倍,則發生光的反射;如果粒子小於入射光波長,則發生光的散射,這時觀察到的是光波環繞微粒而向其四周放射的光,稱為散射光乳光。丁達爾效應就是光的散射現象或稱乳光現象。由於真溶液粒子半徑一般不超過1 nm,膠體粒子介於溶液中溶質粒子和濁液粒子之間,其半徑在1~100 nm。小於可見光波長(400 nm~700 nm),因此,當可見光透過膠體時會產生明顯的散射作用。而對於真溶液,雖然分子或離子更小,但因散射光的強度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱,因此,真溶液對光的散射作用很微弱。此外,散射光的強度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強。
所以說,膠體能有丁達爾現象,而溶液幾乎沒有,可以採用丁達爾現象來區分膠體和溶液,注意:當有光線通過懸濁液時有時也會出現光路,但是由於懸濁液中的顆粒對光線的阻礙過大,使得產生的光路很短。

實際套用

丁達爾效應是區分膠體與溶液的一種常用物理方法。(還可以用半透膜檢測)

實驗例證

丁達爾現象

左為CuSO4溶液,右為Fe(OH)3溶膠左為CuSO4溶液,右為Fe(OH)3溶膠
1869年,丁達爾發現,若令一束匯聚的光通過溶膠,則從側面(即與光束垂直的方向)可以看到一個發光的圓錐體,這就是丁達爾效應。
其他分散體系產生的這種現象遠不如膠體顯著,因此,丁達爾效應實際上成為判別膠體與真溶液的最簡便的方法。如圖所示為Fe(OH)3膠體與CuSO4溶液的區別。
可見光的波長約在400~700 nm之間,當光線射入分散體系時,一部分自由地通過,一部分被吸收、反射或散射,可能發生以下三種情況:
(1)當光束通過粗分散體系,由於分散質的粒子大於入射光的波長,主要發生反射或折射現象,使體系呈現混濁。
(2)當光線通過膠體溶液,由於分散質粒子的直徑一般在1~100 nm之間,小於入射光的波長,主要發生散射,可以看見乳白色的光柱,出現丁達爾現象。
(3)當光束通過分子溶液,由於溶液十分均勻,散射光因相互干涉而完全抵消,看不見散射光。

膠體現象

1869年,英國科學家丁達爾發現了丁達爾現象。丁達爾現象是膠體中分散質微粒對可見光(波長為400~700 nm)散射而形成的。它在實驗室里可用於膠體與溶液的鑑別。
丁達爾現象的實際套用丁達爾現象的實際套用
光射到微粒上可以發生兩種情況,一是當微粒直徑大於入射光波長很多倍時,發生光的反射;二是微粒直徑小於入射光的波長時,發生光的散射,散射出來的光稱為乳光散射光的強度,還隨著微粒濃度增大而增加,因此進行實驗時,膠體濃度不要太稀。

暗室現象

自然中的丁達爾現象自然中的丁達爾現象
暗室中,讓一束平行光線通過一肉眼看來完全透明的膠體,從垂直於光束的方向,可以觀察到有一渾濁發亮的光柱,其中有微粒閃爍,該現象稱為丁達爾效應。在膠體分散質粒子直徑比可見光波長要短,入射光的電磁波使顆粒中的電子做與入射光波同頻率的強迫振動,致使顆粒本身象一個新光源一樣,向各方向發出與入射光同頻率的光波。丁達爾效應就是粒子對光散射(光波偏離原來方向而發散傳播)作用的結果,如黑夜中看到的探照燈的光束、晴天時天空中的藍色,都是粒子對光的散射作用。根據散射光強的規律和溶膠粒子的特點,只有溶膠具有較強的光散射現象,故丁達爾現象常被認為是膠體體系。

樹林現象

清晨,在茂密的樹林中,常常可以看到從枝葉間透過的一道道光柱,類似於這種自然界現象,也是丁達爾現象。這是因為煙塵也是膠體只是這些膠體的分散劑是空氣,分散質是微小的塵埃或液滴
城市中的丁達爾現象城市中的丁達爾現象

耶穌光

耶穌光即丁達爾效應的形成,是靠霧氣或是大氣中的灰塵,當太陽照射下來投射在上面時,就可以明顯看出光線的線條,加上太陽是大面積的光線,所以投射下來的,不會只是 一點點,而是一整片的壯闊畫面這種為風景帶來一種神聖的靜謐感的光線,不知何時被命名為了“耶穌光”。
耶穌光耶穌光
2015年7月7日傍晚,中山黃圃鎮上空出現美麗的“丁達爾現象”。
2015年8月7日傍晚,受2015年第13號颱風“蘇迪羅”外圍雲系影響,福州市西面出現美麗的“耶穌光”。
2016年8月15日傍晚,一縷縷金色的陽光透過雲層的間隙,照射在成都的高樓大廈上,出現美麗的“耶穌光”。

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