Mind a fizikában, mind a kémiában egy olyan jelenséget tanulmányoznak, amely segít megmagyarázni, hogy egyes részecskék miért láthatók bizonyos időpontokban. Ez a jelenség néven ismert Tyndall-effektus. Ez egy fizikai jelenség, amelyet John Tyndall ír tudós tanulmányozott 1869-ben. Azóta ezeknek a tanulmányoknak számos alkalmazását alkalmazták a fizika és a kémia területén. És az, hogy néhány olyan szemcsét tanulmányoz, amelyek szabad szemmel nem láthatók. Mivel azonban képesek visszaverni vagy megtörni a fényt, bizonyos helyzetekben láthatatlanná válnak.
Ebben a cikkben elmondunk mindent, amit tudnia kell a Tyndall-hatásról és annak fontosságáról a kémia fizikájában.
Mi a Tyndall-effektus
Ez egyfajta fizikai jelenség, amely megmagyarázza, hogyan válhatnak bizonyos hígított részecskék vagy egy gáz belsejében láthatóvá, mivel képesek visszaverni vagy megtörni a fényt. Ha első pillantásra megnézzük, láthatjuk, hogy ezek a részecskék nem láthatók. Azonban az a tény, hogy szétszórhatja vagy elnyeli a fényt eltérően attól a környezettől függően, amelyben található, lehetővé teszi megkülönböztetésüket. Láthatóak, ha egy oldatban szuszpendálódnak, miközben intenzív fénysugár keresztezi őket a megfigyelő vizuális síkjára.
Ha a fény nem jut át ezen a kontextuson, akkor nem láthatók. Például annak könnyebb megértése érdekében olyan részecskékről beszélünk, mint a porfoltok. Amikor a nap bizonyos fokú hajlás mellett belép az ablakon, láthatjuk a levegőben lebegő porfoltokat. Ezek a részecskék egyébként nem láthatók. Csak akkor láthatók, amikor a napfény egy bizonyos fokú hajlás és intenzitás mellett jut be a helyiségbe.
Ez az úgynevezett Tyndall-effektus. A megfigyelő nézőpontjától függően láthat olyan részecskéket, amelyek általában nem. Egy másik példa, amely kiemeli a Tyndall-hatást: amikor ködös időben autólámpákat használunk. Az a megvilágítás, amelyet kevesen gyakorolnak a páratartalomra, lehetővé teszi a vízrészecskék szuszpenzióban való megtekintését. Ellenkező esetben csak azt látnánk, mi maga a köd.
Fontosság és hozzájárulások
Mind a fizika, mind a kémia területén a Tyndall-effektus számos tanulmányhoz hozzájárul, és nagy jelentőséggel bír. És ennek a hatásnak köszönhetően meg tudjuk magyarázni, miért kék az ég. Tudjuk, hogy a napból származó fény fehér. Amikor azonban a Föld légköre belép, ütközik az őt alkotó különböző gázok molekuláival. Emlékszünk arra, hogy a Föld légköre kisebb részben kisebb részben nitrogén-, oxigén- és argonmolekulákból áll. Sokkal alacsonyabb koncentrációban vannak az üvegházhatású gázok, amelyek között van szén-dioxid, metán és vízgőz, többek között.
Amikor a nap fehér fénye eléri ezeket a szuszpendált részecskéket, különböző elhajlásokon megy keresztül. A fénysugár által a nap és a nitrogén oxigénmolekulái által elszenvedett eltérítés különböző színűvé teszi. Ezek a színek a hullámhossztól és az eltérés mértékétől függenek. A leginkább eltérő színek az ibolya és a kék, mivel rövidebb hullámhosszúak. Ettől lesz ilyen színű az ég.
John Tyndall volt az üvegházhatás felfedezője is köszönhetően a Föld légkörének laboratóriumi szimulációjának. E kísérlet kezdeti célja az volt, hogy pontosan kiszámolja, mennyi napenergia származik a Földről, és mennyi sugárzik vissza a Föld felszínéről az űrbe. Mint tudjuk, a bolygónkra hulló összes napsugárzás nem marad meg. Részét felhők terelik, mielőtt a felszínre érnének. Egy másik részét az üvegházhatású gázok abszorbeálják. Végül a föld felszíne eltéríti a beeső napsugárzás egy részét az egyes talajtípusok albedójától függően. A Tyndall által 1859-ben generált kísérlet után felfedezhette az üvegházhatást.
A Tyndall-hatást befolyásoló változók
Mint korábban említettük, a Tyndall-effektus nem más, mint a fényszórás, amely akkor következik be, amikor egy fénysugár áthalad egy kolloidon. Ez a kolloid egyedi szuszpendált részecskék, amelyek felelősek a diszpergálásért és a hosszú visszatükröződésért, láthatóvá téve őket. A Tyndall-effektust befolyásoló változók a fény frekvenciája és a részecskék sűrűsége. Az ilyen típusú effektusokban látható szóródás mértéke teljes mértékben a fény frekvenciájának és a részecskék sűrűségének értékeitől függ.
A Rayleigh-szóráshoz hasonlóan a kék fény is erősebben szóródik, mint a vörös fény, mert rövidebb hullámhosszúak. A nézés másik módja, hogy van egy hosszabb hullámhossz, amelyet továbbítanak, míg egy rövidebb hullámhosszat tükröz a szórás. A másik befolyásoló változó a részecskék mérete. Ez különbözteti meg a kolloidot az igazi megoldástól. Ahhoz, hogy egy keverék kolloid típusú legyen, a szuszpenzióban levő részecskéknek hozzávetőlegesen 1-1000 nanométer átmérőjűnek kell lenniük.
Nézzük meg néhány fő példát, ahol felhasználhatjuk a Tyndall-hatást:
- Mikor Bekapcsoljuk a lámpás világítást egy pohár tejre láthatjuk a Tyndall-hatást. A legjobb, ha sovány tejet használunk, vagy a tejet kevés vízzel hígítjuk, hogy a fénysugárban lévő kolloid részecskék hatása látható legyen.
- Egy másik példa a kék fény szórása, amely a motorkerékpárok vagy a kétütemű motorok füstjének kék színében látható.
- A ködben látható fényszórók fénysugara láthatóvá teheti az úszó vízrészecskéket.
- Ezt a hatást a kereskedelmi és laboratóriumi beállítások használják hogy meg lehessen határozni az aeroszol részecskék méretét.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a Tyndall-effektusról.