發(fā)現(xiàn)
英國物理學(xué)家約翰·丁達爾(John Tyndall 1820~1893年) ,首先發(fā)現(xiàn)和研究了膠體中的上述現(xiàn)象。這主要是膠體中分散質(zhì)微粒散射出來的光。
產(chǎn)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(fā)生光的反射;如果粒子小于入射光波長,則發(fā)生光的散射,這時觀察到的是光波環(huán)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(yīng)就是光的散射現(xiàn)象或稱乳光現(xiàn)象。由于溶膠粒子大小一般不超過1000 nm,膠體粒子介于溶液中溶質(zhì)粒子和濁液粒子之間,其大小在1~1000nm。小于可見光波長(400 nm~700 nm),因此,當可見光透過溶膠時會產(chǎn)生明顯的散射作用。而對于真溶液,雖然分子或離子更小,但因散射光的強度隨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,散射光的強度還隨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(xiàn)象,而溶液幾乎沒有,可以采用丁達爾現(xiàn)象來區(qū)分膠體和溶液,注意:當有光線通過懸濁液時有時也會出現(xiàn)光路,但是由于懸濁液中的顆粒對光線的阻礙過大,使得產(chǎn)生的光路很短。
實驗例證
1869年,丁達爾發(fā)現(xiàn),若令一束匯聚的光通過溶膠,則從側(cè)面(即與光束垂直的方向)可以看到一個發(fā)光的圓錐體,這就是丁達爾效應(yīng)。
其他分散系統(tǒng)產(chǎn)生的這種現(xiàn)象遠不如溶膠顯著,因此,丁達爾效應(yīng)實際上成為判別溶膠與真溶液的最簡便的方法。如圖所示為Fe(OH)3溶膠與CuSO4溶液的區(qū)別。
可見光的波長約在400~700nm之間,當光線射入分散系統(tǒng)時,一部分自由地通過,一部分被吸收、反射或散射,可能發(fā)生以下三種情況:
(1)當光束通過粗分散系統(tǒng),由于分散相的粒子大于入射光的波長,主要發(fā)生反射或折射現(xiàn)象,使系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁。
(2)當光速通過膠體溶液,由于分散相粒子的半徑一般在1~100nm之間,小于入射光的波長,主要發(fā)生散射,可以看見乳白色的光柱,出現(xiàn)丁達爾現(xiàn)象。
(3)當光束通過分子溶液,由于溶液十分均勻,散射光因相互干涉而完全抵消,看不見散射光。
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