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详细解读什么是丁达尔现象
作者:蜂鸟网

来源:蜂鸟网

当一束光线透过胶体,从入射光的垂直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)、丁泽尔现象、丁泽尔效应。

发现

    英国物理学家约翰·丁达尔(John Tyndall 1820~1893年) ,首先发现和研究了胶体中的上述现象。这主要是胶体中分散质微粒散射出来的光。

产生原因

    在光的传播过程中,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,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。由于溶胶粒子大小一般不超过1000 nm,胶体粒子介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间,其大小在1~1000nm。小于可见光波长(400 nm~700 nm),因此,当可见光透过溶胶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。

森林中丁达尔现象

    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。

实验例证

    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。   

    其他分散系统产生的这种现象远不如溶胶显著,因此,丁达尔效应实际上成为判别溶胶与真溶液的最简便的方法。如图所示为Fe(OH)3溶胶与CuSO4溶液的区别。   

    可见光的波长约在400~700nm之间,当光线射入分散系统时,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)当光束通过粗分散系统,由于分散相的粒子大于入射光的波长,主要发生反射或折射现象,使系统呈现混浊。   

    (2)当光速通过胶体溶液,由于分散相粒子的半径一般在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。


胶体的丁达尔现象

   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。   

丁达尔现象的实际应用

    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,随着颗粒半径增加而变化。悬(乳)浊液分散质微粒直径太大,对于入射光只有反射而不散射;溶液里溶质微粒太小,对于入射光散射很微弱,观察不到丁达尔现象;只有溶胶才有比较明显的乳光,这时微粒好像一个发光体,无数发光体散射结果,就形成了光的通路。   

    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,溶胶浓度不要太稀。

    在暗室中,让一束平行光线通过一肉眼看来完全透明的溶胶,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。在溶胶中分散相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。

树林中的丁达尔现象

树林中的丁达尔现象

    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。这是因为云、雾、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。