Sekä fysiikassa että kemiassa tutkitaan ilmiötä, joka auttaa selittämään, miksi jotkut hiukkaset ovat näkyvissä tiettyinä aikoina. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Tyndall-vaikutus. Irlantilainen tiedemies John Tyndall tutki fyysistä ilmiötä vuonna 1869. Sittemmin näillä tutkimuksilla on ollut lukuisia sovelluksia fysiikan ja kemian aloilla. Ja se tutkii joitain hiukkasia, jotka eivät ole paljaalla silmällä näkyviä. Koska ne voivat kuitenkin heijastaa tai taittaa valoa, ne tulevat näkymättömiksi tietyissä tilanteissa.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken mitä sinun tarvitsee tietää Tyndall-vaikutuksesta ja sen merkityksestä fysiikan kannalta kemiassa.
Mikä on Tyndall-vaikutus
Se on eräänlainen fyysinen ilmiö, joka selittää, kuinka tietyt laimennetut hiukkaset tai kaasun sisällä voivat tulla näkyviin johtuen siitä, että ne pystyvät heijastamaan tai taittamaan valoa. Jos katsomme sitä ensi silmäyksellä, voimme nähdä, että nämä hiukkaset eivät ole näkyvissä. Kuitenkin se, että voi hajottaa tai absorboida valoa eri tavalla riippuen ympäristöstä, jossa se sijaitsee, se mahdollistaa niiden erottamisen. Ne voidaan nähdä, jos ne ovat suspendoituneet liuokseen, kun voimakas valonsäde kulkee poikittain tarkkailijan visuaaliseen tasoon.
Jos valo ei läpäise tätä asiayhteyttä, niitä ei voida nähdä. Esimerkiksi sen ymmärtämiseksi helpommin puhumme hiukkasista, kuten pölypilkkuista. Kun aurinko astuu ikkunan läpi tietyllä kallistuksella, voimme nähdä ilmassa kelluvia pölypilkkuja. Nämä hiukkaset eivät ole muuten näkyvissä. Ne voidaan nähdä vain, kun auringonvalo tulee huoneeseen, jolla on tietty kaltevuus ja tietty intensiteetti.
Tätä kutsutaan Tyndall-vaikutukseksi. Tarkkailijan näkökulmasta riippuen voit nähdä hiukkasia, jotka normaalisti eivät voi. Toinen esimerkki, joka korostaa Tyndall-vaikutusta, on kun käytämme auton ajovaloja sumuisella säällä. Valaistus, jonka harvat kosteuteen kohdistuvat, antaa nähdä suspensiossa olevat vesihiukkaset. Muuten näemme vain, mikä sumu itsessään on.
Tärkeys ja panokset
Sekä fysiikassa että kemiassa Tyndall-vaikutuksella on lukuisia vaikutuksia tiettyihin tutkimuksiin ja suuri merkitys. Ja juuri tämän vaikutuksen ansiosta voimme selittää, miksi taivas on sininen. Tiedämme, että auringosta tuleva valo on valkoista. Kuitenkin, kun maapallon ilmakehä tulee, se törmää sen muodostavien eri kaasujen molekyyleihin. Muistamme, että maapallon ilmakehä koostuu lähinnä typpi-, happi- ja argonimolekyyleistä vähemmässä määrin. Paljon alhaisempina pitoisuuksina ovat kasvihuonekaasut, joita meillä on hiilidioksidi, metaani ja vesihöyry mm.
Kun auringon valkoinen valo osuu kaikkiin näihin suspendoituneisiin hiukkasiin, se taipuu eri tavalla. Auringon valonsäteen aiheuttama taipuma typessä olevien happimolekyylien kanssa aiheuttaa sen eri värejä. Nämä värit riippuvat aallonpituudesta ja poikkeamisasteesta. Eniten poikkeavat värit ovat violetti ja sininen, koska niiden aallonpituus on lyhyempi. Tämä tekee taivasta tämän värisen.
John Tyndall oli myös kasvihuoneilmiön löytäjä maapallon ilmakehän simuloinnin ansiosta laboratoriossa. Tämän kokeen alkuperäinen tavoite oli laskea tarkalleen kuinka paljon aurinkoenergiaa tuli maasta ja kuinka paljon se säteili takaisin avaruuteen maapallon pinnalta. Kuten tiedämme, kaikki planeetallemme putoava aurinkosäteily ei pysy. Osa siitä pilvien taipuu ennen kuin se saavuttaa pinnan. Toinen osa imeytyy kasvihuonekaasuihin. Lopuksi maan pinta ohjaa osan tulevasta auringon säteilystä kunkin maaperän tyypin albedon mukaan. Tyndallin vuonna 1859 tuottaman kokeen jälkeen hän pystyi löytämään kasvihuoneilmiön.
Muuttujat, jotka vaikuttavat Tyndall-ilmiöön
Kuten aiemmin mainitsimme, Tyndall-vaikutus se ei ole muuta kuin valon sironta, joka tapahtuu, kun valonsäde kulkee kolloidin läpi. Tämä kolloidi on yksittäisiä suspendoituneita hiukkasia, jotka ovat vastuussa dispergoinnista ja heijastumisesta pitkälle, jolloin ne ovat näkyviä. Tyndall-ilmiöön vaikuttavat muuttujat ovat valotaajuus ja hiukkasten tiheys. Tämän tyyppisissä vaikutuksissa havaittavan sironnan määrä riippuu täysin valon taajuuden ja hiukkasten tiheyden arvoista.
Kuten Rayleigh-sironnassa, sinisellä valolla on taipumusta sirotella voimakkaammin kuin punaisella, koska niiden aallonpituus on lyhyempi. Toinen tapa tarkastella sitä on, että lähetetty aallonpituus on pidempi, kun sironta heijastaa lyhyempää. Toinen vaikuttava muuttuja on hiukkasten koko. Tämä erottaa kolloidin todellisesta ratkaisusta. Jotta seos olisi kolloidityyppinen, suspensiossa olevien hiukkasten on oltava likimääräisen kokoisia halkaisijaltaan 1 - 1000 XNUMX nanometrin välillä.
Katsotaanpa joitain tärkeimpiä esimerkkejä, joissa voimme käyttää Tyndall-vaikutusta:
- Kun sytytämme lyhdyn valon lasille maitoa voimme nähdä Tyndall-vaikutuksen. On parasta käyttää rasvatonta maitoa tai laimentaa maito pienellä vedellä, jotta valonsäteen kolloidisten hiukkasten vaikutus näkyy.
- Toinen esimerkki on sinisen valon sironta ja se näkyy moottoripyörien tai kaksitahtimoottoreiden savun sinisenä.
- Näkyvä ajovalojen säde sumussa voi tehdä kelluvat vesihiukkaset näkyviin.
- Tätä vaikutusta käytetään kaupallisissa ja laboratorioasetuksissa aerosolihiukkasten koon määrittämiseksi.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Tyndall-vaikutuksesta.