Hur fungerar Tyndall-effekten

Alla vi njuter av de livfulla färgerna som ses på himlen vid solnedgången. På tydliga dagar kan vi se en blå himmel under dagtid; Emellertid målar solnedgången himlen i en orange sken. Om du besöker stranden under en klar kväll, kommer du att se himlenes del runt den inställda solen sprids med gult, orange och rött även om en del av himlen fortfarande är blå. Har du någonsin undrat hur naturen kan spela så smart magi och lura ditt öga? Detta fenomen orsakas av Tyndall Effect.

Denna artikel förklarar,

1. Vad är Tyndall Effect
2. Hur fungerar Tyndall Effect
3. Exempel på Tyndall-effekt

Vad är Tyndall Effect

I enkla termer är Tyndall Effect spridningen av ljus av kolloidala partiklar i en lösning. För att förstå fenomenen bättre, låt oss diskutera vilka kolloidala partiklar som är.

Kolloidala partiklar finns inom storleksintervallet 1-200 nm. Partiklarna dispergeras i ett annat dispersionsmedium och kallas dispergerad fas. Kolloidala partiklar är vanligtvis molekyler eller molekylära aggregat. Dessa kan separeras i två faser om det behövs tidpunkt, och anses därför metastabila. Några exempel på kolloidala system ges nedan. (Läs mer om Colloids här.)

Dispergerad fas: Dispersionsmedium	Kolloidala system-exempel
Fast: Fast	Massiva soler - mineraler, ädelstenar, glas
Fast: Vätska	Solar - lerigt vatten, stärkelse i vatten, cellvätskor
Fast: Gas	Aerosol av fasta ämnen - Damm stormer, rök
Vätska: Vätska	Emulsion - medicin, mjölk, schampo
Vätska: Fast	Geler - smör, geléer
Vätska: Gas	Flytande aerosoler - dimma, dimma
Gas: Fast	Fast skum - sten, skumgummi
Gas: Vätska	Skum, skum - läskvatten, vispgrädde

Hur fungerar Tyndall-effekten

De små kolloidala partiklarna har möjlighet att sprida ljus. När en ljusstråle passerar genom ett kolloidalt system, kolliderar ljuset med partiklarna och sprids. Denna spridning av ljus skapar en synlig ljusstråle. Denna skillnad kan tydligt ses när identiska ljusstrålar passerar genom ett kolloidsystem och en lösning.

När ljus passeras genom en lösning med partiklar i storleken på < 1 nm, the light directly travels through the solution. Hence, the path of the light cannot be seen. These types of solutions are called true solutions. In contrast to a true solution, the colloid particles scatter the light, and the path of the light is clearly visible.

Figur 1: Tyndall-effekten i opaliserande glas

Det finns två villkor som måste uppfyllas för att Tyndall-effekten ska uppstå.

• Våglängden för den använda ljusstrålen bör vara större än diametern hos de partiklar som är involverade i spridning.
• Det bör finnas ett stort gap mellan brytningsindexen för den dispergerade fasen och dispersionsmediet.

Kolloidala system kan differentieras av sanna lösningar baserade på dessa faktorer. Eftersom sanna lösningar har mycket små lösta partiklar som är oskiljbara från lösningsmedlet, uppfyller de inte ovanstående betingelser. Diametern och brytningsindexet för lösta partiklar är extremt små; Därför kan lösta partiklar inte sprida ljus.

Det ovan diskuterade fenomenet upptäcktes av John Tyndall och benämndes Tyndall Effect. Detta gäller för många naturfenomen som vi ser dagligen.

Exempel på Tyndall-effekt

Himlen är ett av de mest populära exempel som förklarar Tyndall Effect. Som vi vet innehåller atmosfären miljarder och miljarder småpartiklar. Det finns otaliga kolloidala partiklar bland dem. Ljuset från solen färdas genom atmosfären för att nå jorden. Det vita ljuset består av olika våglängder som korrelerar till sju färger. Dessa färger är röda, orange, gul, grön, blå, indigo och violett. Av dessa färger har den blåa våglängden en större spridningsförmåga än andra. När ljuset färdas genom atmosfären under en klar dag blir våglängden som motsvarar den blå färgen utspridda. Därför ser vi en blå himmel. Under solnedgången måste solljuset dock resa maximal längd genom atmosfären. På grund av intensiteten i spridningen av det blå ljuset innehåller solljuset mer av våglängden som motsvarar rött ljus när det når jorden. Därför ser vi en röd-orange färgskugga runt solnedgången.

Figur 2: Exempel på Tyndall-effekt - Sky vid solnedgången

När ett fordon färdas genom dimma, sträcker strålkastarna inte ett långt avstånd som det gör när vägen är klar. Detta beror på att dimma innehåller kolloidala partiklar och ljuset från fordonets strålkastare sprids och förhindrar att ljuset reser längre.

En komets svans framträder ljusa oranggul, eftersom ljuset är utspridd av kolloidala partiklar som förblir i kometens väg.

Det är uppenbart att Tyndall Effect är rikligt i vår omgivning. Så nästa gång du ser en händelse av ljusspridning vet du att det är på grund av Tyndall Effect och kolloiderna är involverade i det.

Referens:

1. Jprateik. "Tyndall Effect: The Trials of Scattering." Toppr Bytes. N.p., 18 Jan. 2017. Web. 13 februari 2017.
2. "Tyndall Effect." Kemi LibreTexts. Libretexts, 21 juli 2016. Web. 13 februari 2017.

Image Courtesy:

1. "8101" (Public Domain) via Pexels
2. "Varför är himlen blå" Genom optick - (CC BY-SA 2.0) via Commons Wikimedia