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丁达尔效应

2020-11-19  释怀斋
丁达尔效应 锁定


当一束光线透过胶体,从垂直入射光方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”,这种现象叫丁达尔现象,也叫丁达尔效应(Tyndall effect)或者丁铎尔现象、丁泽尔效应、廷得耳效应 [1]  。
中文名
丁达尔效应
外文名
Tyndall effect
别    名
丁铎尔现象、丁铎尔效应
命名者
约翰·丁达尔
时    间
1869年
实际应用
用于胶体与溶液的鉴别
现象名称
树林现象、胶体现象、暗室现象

丁达尔效应命名始源

英国物理学家约翰·丁达尔(John Tyndall 1820~1893年) ,1869年首先发现和研究了胶体中的上述现象。这条光亮的“通路”是由于胶体粒子对光线散射形成的。 [2]  丁达尔效应是区分胶体和溶液的一种常用物理方法。

丁达尔效应产生原因

光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。由于真溶液粒子直径一般不超过1nm,胶体粒子介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间,其直径在1~100nm。小于可见光波长(400nm~700nm),因此,当可见光透过胶体时会产生明显的散射作用。而对于真溶液,虽然分子或离子更小,但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱,因此,真溶液对光的散射作用很微弱。此外,散射光的强度还随分散体系中粒子浓度增大而增强。
所以说,胶体能有丁达尔现象,而溶液几乎没有,可以采用丁达尔现象来区分胶体和溶液,注意:当有光线通过悬浊液时有时也会出现光路,但是由于悬浊液中的颗粒对光线的阻碍过大,使得产生的光路很短。 [2] 

丁达尔效应实际应用

丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法。(还可以用半透膜检测)

丁达尔效应实验例证

丁达尔效应丁达尔现象

左为CuSO4溶液,右为Fe(OH)3溶胶   左为CuSO4溶液,右为Fe(OH)3溶胶
1869年,丁达尔发现,若令一束汇聚的光通过溶胶,则从侧面(即与光束垂直的方向)可以看到一个发光的圆锥体,这就是丁达尔效应。
其他分散体系产生的这种现象远不如胶体显著,因此,丁达尔效应实际上成为判别胶体与真溶液的最简便的方法。如图所示为Fe(OH)3 【氢氧化铁】胶体与CuSO4【硫酸铜溶液】的区别。 [2] 
可见光的波长约在400~700 nm之间,当光线射入分散体系时,一部分自由地通过,一部分被吸收、反射或散射,可能发生以下三种情况:
(1)当光束通过粗分散体系,由于分散质的粒子大于入射光的波长,主要发生反射或折射现象,使体系呈现混浊。
(2)当光线通过胶体溶液,由于分散质粒子的直径一般在1~100nm之间,小于入射光的波长,主要发生散射,可以看见乳白色的光柱,出现丁达尔现象。
(3)当光束通过分子溶液,由于溶液十分均匀,散射光因相互干涉而完全抵消,看不见散射光。

丁达尔效应胶体现象

丁达尔现象的实际应用   丁达尔现象的实际应用
1869年,英国科学家丁达尔发现了丁达尔现象。丁达尔现象是胶体中分散质微粒对可见光(波长为400~700nm)散射而形成的。它在实验室里可用于胶体与溶液的鉴别。
光射到微粒上可以发生两种情况,一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时,发生光的反射;二是微粒直径小于入射光的波长时,发生光的散射,散射出来的光称为乳光散射光的强度,还随着微粒浓度增大而增加,因此进行实验时,胶体浓度不要太稀。 [2] 

丁达尔效应暗室现象

自然中的丁达尔现象   自然中的丁达尔现象
暗室中,让一束平行光线通过一肉眼看来完全透明的胶体,从垂直于光束的方向,可以观察到有一浑浊发亮的光柱,其中有微粒闪烁,该现象称为丁达尔效应。在胶体分散质粒子直径比可见光波长要短,入射光的电磁波使颗粒中的电子做与入射光波同频率的强迫振动,致使颗粒本身象一个新光源一样,向各方向发出与入射光同频率的光波。丁达尔效应就是粒子对光散射(光波偏离原来方向而发散传播)作用的结果,如黑夜中看到的探照灯的光束、晴天时天空中的蓝色,都是粒子对光的散射作用。根据散射光强的规律和溶胶粒子的特点,只有溶胶具有较强的光散射现象,故丁达尔现象常被认为是胶体体系。 [2] 

丁达尔效应树林现象

城市中的丁达尔现象   城市中的丁达尔现象
清晨,在茂密的树林中,常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱,类似于这种自然界现象,也是丁达尔现象。这是因为烟尘也是胶体只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴

丁达尔效应耶稣光

耶稣光   耶稣光
耶稣光即丁达尔效应的形成,是靠雾气或是大气中的灰尘,当太阳照射下来投射在上面时,就可以明显看出光线的线条,加上太阳是大面积的光线,所以投射下来的,不会只是 一点点,而是一整片的壮阔画面这种为风景带来一种神圣的静谧感的光线,不知何时被命名为了“耶稣光”。
2015年7月7日傍晚,中山黄圃镇上空出现美丽的“丁达尔现象”。 [3] 
2015年8月7日傍晚,受2015年第13号台风“苏迪罗”外围云系影响,福州市西面出现美丽的“耶稣光”。 [4] 
2016年8月15日傍晚,一缕缕金色的阳光透过云层的间隙,照射在成都的高楼大厦上,出现美丽的“耶稣光”。 [5] 
参考资料

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