物理论文——丁达尔效应浅谈

丁达尔效应浅谈
09 化基 潘斐
第一部分：释疑
清晨走在去教室的路上，常常看到从嫩绿的枝叶间透 过一道道光柱，这让山大小树林变得十分迷人，类似这种自 然界的现象，我们都知道属于丁达尔效应，但具体是怎样产 生的呢？
我相机下的丁达尔效应 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 效应。
于是山大小树林里的丁达尔效应可以得到合理解释 了：
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。
第二部分：质疑
记得高中化学教科书有一段是这样说的：“丁达尔现 象、布朗运动、电泳现象、凝聚现象都是胶体的性质。”而 《新华字典》对“性质”的定义是：一种事物区别于其他事 物的根本属性。
红墨水溶液
ห้องสมุดไป่ตู้
硫酸铜溶液
【实验结论】
半径在 1~100nm 之间的非胶体粒子也能产生丁达尔效应。
丁达尔效应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胶体粒子的特点，只 有胶体具有较强的光散射现象，但是非胶体粒子也能产生 丁达尔效应。
验证半径在 1~100nm 之间的非胶体粒子能产生丁达尔效 应。
【实验原理】
红墨水（为悬浊液，非胶体）粒子半径近胶体。
以硫酸铜溶液为对照，可以验证红墨水能否产生丁达尔 效应。
【实验材料】 普通手电筒（用减出一条窄缝的黑纸遮住发光面，以制 成线光源）、红墨水溶液（实为悬浊液）、硫酸铜溶液、两 个 100ml 小烧杯
这是一杯淀粉溶液（实际是悬浊液），经蓝光 照射后整杯溶液显蓝色
（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。
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。
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丁达尔效应。
丁达尔效应产生原理： 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。
经黑纸窄缝处理后的手电筒 【实验步骤】 1：将红墨水与硫酸铜溶液分别倾入两个小烧杯中各 80ml 2：将两个小烧杯置于暗室中，用手电筒形成的线光源分 别照射两个小烧杯侧壁 a 点、b 点 3：保持线光源不灭，从与 a 点、b 点成 90 度角的小烧杯 侧壁上的 c 点、d 点观察
【实验结果】
盛红墨水的小烧杯内出现了一条光亮的“通路”；盛硫酸 铜的小烧杯内没有出现一条光亮的“通路”（见下图）
也就是说高中教科书那段话的含义是：“只有胶体才能产 生丁达尔效应。”
但根据我们第一部分所探讨，丁达尔效应产生的根源是 光的波长与粒子半径大小的差异。那么只有胶体才有丁达尔 效应吗？半径在 1~100nm 之间的非胶体粒子真的不能产生 丁达尔效应吗？
为了验证自己的质疑，我做了如下对照实验：
【实验目的】
大学生的我们要善于发现生活中的科学，并尝试着用多 途径解答它；大学生的我们更应该拥有敢于质疑的勇气与自 信，并为自己的观点不锲地寻找证据直至完善。