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。 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。 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。      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。 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】 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 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）     红墨水溶液          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。 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。