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什么是丁达尔效应?丁达尔效应是怎么一回事?

2023-10-14 15:23:26
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供稿:网友
它被称为“大自然最浪漫的现象”,它也能描绘出光的“形状”,它就是丁达尔效应,可能有些观众没有听说过,但是曾经学过物理的朋友,多多少少都还有些印象。丁达尔效应是指,当光线进入胶体。

丁达尔的发现

我们可以在垂直于光线的地方看到光的“轨迹”,给大家举个例子,当一缕光照射在出门雾气的森林中,我们能明确看到一束一束的光线。如果大家在一些美景的照片中,清楚地看到了光线,那也是丁达尔效应造成的。

还有一种情况,就是阳光照射在枝叶茂密的树林中,我们透过叶子与叶子之间的小孔,我们也能够看到一束又一束的光线。也正因为如此,人们认为丁达尔效应可以让我们看到光的形状。

而丁达尔效应的发现,就可以追溯到十九世纪60年代,当时有一名物理学家,名字叫做约翰·丁达尔。他在研究胶体的过程中,偶然看到了这种情况,经过仔细的研究后,将其命名为“丁达尔效应”。

实际上,丁达尔效应是光线的一种散射,当光线射入某种物质中,光线就会根据物体内部的特点发生折射或者反射,甚至可能被吸收。这主要看光线的波长和粒子的大小,当粒子大于光线波长很多时,光线就会发生反射。

如果粒子小于光线的波长,则会发生散射现象,此时粒子的周围会都是光线放射的光,因此这种散射现象又被称之为“乳光现象”。正是散射现象和乳光现象,形成了人们所看到的“丁达尔现象”。

如果有物理比较好的同学,应该会有印象,丁达尔现象是出现在高中物理课本里的内容,不仅对丁达尔现象作了解释,而且还说丁达尔现象可以分辨胶体和溶液,这又是怎么一回事呢?

胶体鉴别实验

仔细看这个实验,一束光通过了两种液体物质,一个我们能从侧面看到光束,另一个却什么也看不到。这其实是高中物理中分辨溶液与胶体的实验,实验中的两种物质分别是CuSO4(硫酸铜)溶液和Fe(OH)3(氢氧化铁)溶胶。

两种物质明明看上去都是液体,为什么会说一个是溶液而另一个是溶胶呢?这就要提到胶体的概念了,胶体的全称为胶状分散体,是一种比较均匀的混合物。胶体中的物质也分为两种不同的状态。

一种叫做分散相,另一种叫做连续相。其中分散相中的物质,粒子的直径都比较小,一般在1~100nm之间,而真溶液的粒子半径则更小。所以相比之下,胶体的分散粒子更能产生光的散射,也就产生了丁达尔效应。

其实,大家也不要陷入,“胶体一定就是固体”的误区,而且胶体也都不一定都是胶状。我们可以根据分散状态,将胶体分散为三种。第一种为“气溶胶”,这些都是气体类的胶体,比如常见的烟和雾。

第二种就是“液溶胶”,这些都是液体类的胶体,就比如我们开头用的Fe(OH)3(氢氧化铁)溶胶。第三种就是“固溶胶”,这一类都是固体类溶胶,比如有色玻璃和水晶等。

当然除了这种分类外,还有一种将胶体分为“粒子胶体”和“分子胶体”。蛋白质胶体和淀粉胶体都是分子胶体。粒子胶体你们更是想象不到,竟然是我们常见的土壤。而且,早餐中的豆浆和写毛笔字用的墨水,也都是胶体。

是不是感到非常的神奇?不过,更神奇的是丁达尔效应在生活中的应用!

生活中的应用

看似陌生的丁达尔效应,其实一直都出现在我们的生活中,只是你没有发现而已。当出现大雾的天气袭来,人走在街上会处于一种,“三步男女不分,五步人畜不分”的情况。但是,当你走到路口时你会发现。

浓浓的大雾让你连车都看不清楚,你却能看到红绿灯的灯光,这是因为这些红绿灯是经过特殊设计的,运用了一种辅助信号灯,让红绿灯的丁达尔效应更加明显,而且如果雾气稍微薄一点。

汽车的车灯也会产生比较明显的丁达尔效应。丁达尔效应还会频繁出现在拍摄手段中,利用烟雾加灯光,就可以做到人和光线一起出现的炫酷效果,尤其是一些特写的拍摄。如果我们想自己观察丁达尔效应,却没有胶体溶液怎么办。

这个非常简单,我们可以用人造胶体。如果天气比较冷,你可以带上手电筒,再叫上你要好的朋友,让朋友抬头哈气,然后用手电筒照射哈出来的气体,你就会看到丁达尔效应,这个方法很方便,就是有些费朋友。

如果想要在夏天看到丁达尔效应,也非常简单,烧一壶开水,将开水倒入盆中,然后放在有光的地方,在盆的上方你就会看到丁达尔现象。另外还有一种最简单的方法,那就在晚上关灯关门,在自己屋里打开手电筒。

你就会看到手电筒很明显的光束,这被称作为“暗室现象”,也是丁达尔效应的一种,就是看起来不怎么浪漫而且有些恐惧。想要看到浪漫的丁达尔效应,可以在看一看太阳破开乌云的天空,看一看天阳刚升起时的森林,这才是大自然的浪漫。
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