丁達爾效應:物理現象-中文百科頻道

效應介紹

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”是由于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。

産生原因

在光的傳播過程中，光線照射到粒子時，如果粒子大于入射光波長很多倍，則發生光的反射；如果粒子小于入射光波長，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，稱為散射光或乳光。丁達爾效應就是光的散射現象或稱乳光現象。由于真溶液粒子直徑一般不超過1nm，膠體粒子介于溶液中溶質粒子和濁液粒子之間，其直徑在1~100nm。小于可見光波長（400nm～700nm），因此，當可見光透過膠體時會産生明顯的散射作用。而對于真溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強度随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，散射光的強度還随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，可以采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，但是由于懸濁液中的顆粒對光線的阻礙過大，使得産生的光路很短。

實際應用

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

1869年，丁達爾發現，若令一束彙聚的光通過溶膠，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(分散系)産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别膠體與真溶液的最簡便的方法。如圖1所示為Fe(OH)3【氫氧化鐵膠體】與CuSO4【硫酸銅溶液】的區别。

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，由于分散質的粒子大于入射光的波長，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，由于分散質粒子的直徑一般在1～100nm之間，小于入射光的波長，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，由于溶液十分均勻，散射光因相互幹涉而完全抵消，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400~700nm）散射而形成的。它在實驗室裡可用于膠體與溶液的鑒别。

光射到微粒上可以發生兩種情況，一是當微粒直徑大于入射光波長很多倍時，發生光的反射；二是微粒直徑小于入射光的波長時，發生光的散射，散射出來的光稱為乳光。散射光的強度，還随着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

在暗室中，讓一束平行光線通過一肉眼看來完全透明的膠體，從垂直于光束的方向，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。在膠體中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，緻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，隻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。