И във физиката, и в химията се изучава явление, което помага да се обясни защо някои частици се виждат в определени моменти. Това явление е известно като Ефект на Тиндал. Това е физически феномен, който е изследван от ирландския учен Джон Тиндал през 1869 г. Оттогава тези изследвания имат много приложения в областта на физиката и химията. И то е, че изучава частици, които не се виждат с просто око. Тъй като обаче могат да отразяват или пречупват светлината, те стават невидими в определени ситуации.
В тази статия ще ви разкажем всичко, което трябва да знаете за ефекта на Тиндал и значението, което той има за физиката в химията.
Какъв е ефектът на Тиндал
Това е вид физически феномен, който обяснява как определени разредени частици или в рамките на даден газ могат да станат видими поради факта, че те са способни да отразяват или пречупват светлината. Ако го разгледаме на пръв поглед, можем да видим, че тези частици не се виждат. Фактът обаче, че може да разсейва или абсорбира светлина по различен начин в зависимост от средата, в която се намира, позволява да се различават. Те могат да се видят, ако са окачени в разтвор, стига да бъдат пресичани напречно на визуалната равнина на наблюдателя от интензивен лъч светлина.
Ако светлината не минава през този контекст, те не могат да се видят. Например, за да го разберем по-лесно, говорим за частици като прашинки. Когато слънцето влезе през прозореца с известна степен на наклон, можем да видим прашинките, които се носят във въздуха. Тези частици не се виждат по друг начин. Те могат да се видят само когато слънчевата светлина влезе в стая с определена степен на наклон и определена интензивност.
Това е това, което е известно като ефектът на Тиндал. В зависимост от гледната точка на наблюдателя можете да видите частици, които обикновено не могат. Друг пример, който подчертава ефекта на Тиндал, е когато използваме фарове за кола при мъгливо време. Осветеността, която малцина упражняват върху влажността, позволява да се видят водните частици в суспензия. В противен случай щяхме да видим само каква е самата мъгла.
Значение и принос
Както във физиката, така и в химията, ефектът на Тиндал има многобройни приноси за определени изследвания и е от голямо значение. И то е, че благодарение на този ефект можем да обясним защо небето е синьо. Знаем, че светлината, която идва от слънцето, е бяла. Когато обаче атмосферата на Земята навлезе, тя се сблъсква с молекулите на различните газове, които я съставят. Помним, че земната атмосфера е съставена предимно от молекули азот, кислород и аргон в по-малка степен. В много по-ниски концентрации са парниковите газове, сред които имаме въглероден диоксид, метан и водни пари, наред с други.
Когато бялата светлина от слънцето удари всички тези суспендирани частици, тя претърпява различни отклонения. Отклонението, претърпяно от светлинния лъч от слънцето с кислородните молекули в азота, го кара да има различни цветове. Тези цветове зависят от дължината на вълната и степента на отклонение. Цветовете, които се отклоняват най-много, са виолетово и синьо, тъй като имат по-къса дължина на вълната. Това прави небето този цвят.
Джон Тиндал беше и откривателят на парниковия ефект благодарение на симулацията на земната атмосфера в лаборатория. Първоначалната цел на този експеримент беше да се изчисли точно колко слънчева енергия идва от Земята и колко излъчва обратно от земната повърхност в космоса. Както знаем, не цялата слънчева радиация, която пада върху нашата планета, остава. Част от него се отклонява от облаци, преди да достигне повърхността. Друга част се абсорбира от парникови газове. И накрая, земната повърхност отклонява част от падащата слънчева радиация в зависимост от албедото на всеки тип почва. След експеримента, който Тиндал генерира през 1859 г., той успява да открие парниковия ефект.
Променливи, които влияят на ефекта на Тиндал
Както споменахме по-рано, ефектът на Тиндал това не е нищо повече от разсейването на светлината, което се случва, когато лъч светлина преминава през колоид. Този колоид са отделни суспендирани частици, които са отговорни за диспергирането и отразяването дълго, правейки ги видими. Променливите, които влияят на ефекта на Тиндал, са честотата на светлината и плътността на частиците. Размерът на разсейване, който може да се види при този тип ефект, зависи изцяло от стойностите на честотата на светлината и плътността на частиците.
Както при Rayleigh разсейването, синята светлина има тенденция да се разсейва по-силно от червената светлина, тъй като има по-къса дължина на вълната. Друг начин за гледане е, че има по-дълга дължина на вълната, която се предава, докато по-късата се отразява от разсейването. Другата променлива, която влияе, е размерът на частиците. Именно това отличава колоида от истинското решение. За да бъде сместа от колоиден тип, частиците, които са в суспензия, трябва да имат приблизителен размер в диапазона между 1-1000 нанометра в диаметър.
Нека да видим някои от основните примери, където можем да използваме ефекта на Тиндал:
- Когато Включваме светлината на фенера върху чаша мляко можем да видим ефекта на Тиндал. Най-добре е да използвате обезмаслено мляко или да разреждате млякото с малко вода, така че да може да се види ефектът на колоидните частици в светлинния лъч.
- Друг пример е този за разсейване на синя светлина и може да се види в синия цвят на дим от мотоциклети или двутактови двигатели.
- Видимият лъч от фарове в мъглата може да направи плаващи частици вода видими.
- Този ефект се използва търговски и лабораторни настройки за да може да се определи размерът на аерозолните частици.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за ефекта на Тиндал.