Gan fizikā, gan ķīmijā tiek pētīta parādība, kas palīdz izskaidrot, kāpēc dažas daļiņas ir redzamas noteiktā laikā. Šī parādība ir pazīstama kā Tyndall efekts. Tā ir fiziska parādība, kuru 1869. gadā pētīja īru zinātnieks Džons Tindals. Kopš tā laika šiem pētījumiem ir bijis daudz pielietojumu fizikas un ķīmijas jomā. Un tas ir tas, ka tā pēta daļiņas, kuras nav redzamas ar neapbruņotu aci. Tomēr, tā kā tie var atstarot vai lauzt gaismu, noteiktās situācijās tie kļūst neredzami.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu, kas jums jāzina par Tyndall efektu un tā nozīmi fizikā ķīmijā.
Kāds ir Tyndall efekts
Tas ir fizikālas parādības veids, kas izskaidro, kā atsevišķas atšķaidītas daļiņas vai gāzes iekšienē var kļūt redzamas, jo tās spēj atstarot vai lauzt gaismu. Ja paskatāmies uz to no pirmā acu uzmetiena, varam redzēt, ka šīs daļiņas nav redzamas. Tomēr fakts, ka var izkliedēt vai absorbēt gaismu atšķirīgi atkarībā no vides, kurā tas atrodas, tas ļauj tos atšķirt. Tos var redzēt, ja tie ir suspendēti šķīdumā, kamēr tos intensīvas gaismas stars šķērso šķērsām novērotāja vizuālajai plaknei.
Ja gaisma neiziet cauri šim kontekstam, tos nevar redzēt. Piemēram, lai to vieglāk saprastu, mēs runājam par daļiņām, piemēram, putekļu plankumiem. Kad saule ar noteiktu slīpuma pakāpi iekļūst pa logu, mēs varam redzēt gaisā peldošus putekļu plankumus. Šīs daļiņas citādi nav redzamas. Tos var redzēt tikai tad, kad saules gaisma nonāk telpā ar noteiktu slīpuma pakāpi un noteiktu intensitāti.
Tas ir tas, kas ir pazīstams kā Tyndall efekts. Atkarībā no novērotāja viedokļa jūs varat redzēt daļiņas, kuras parasti nevar. Vēl viens piemērs, kas izceļ Tyndall efektu, ir kad miglas laikā lietojam automašīnu lukturus. Apgaismojums, ko nedaudzi piemīt mitrumam, ļauj redzēt ūdens daļiņas suspensijā. Pretējā gadījumā mēs redzētu tikai to, kas ir pati migla.
Nozīme un ieguldījums
Gan fizikā, gan ķīmijā Tyndall efektam ir daudz ieguldījumu noteiktos pētījumos, un tam ir liela nozīme. Un tieši tāpēc, pateicoties šim efektam, mēs varam izskaidrot, kāpēc debesis ir zilas. Mēs zinām, ka gaisma, kas nāk no saules, ir balta. Tomēr, nokļūstot Zemes atmosfērai, tā saduras ar dažādu gāzu molekulām, kas to veido. Mēs atceramies, ka Zemes atmosfēru mazākā mērā galvenokārt veido slāpekļa, skābekļa un argona molekulas. Daudz zemākā koncentrācijā ir siltumnīcas gāzes, starp kurām mums ir oglekļa dioksīds, metāns un ūdens tvaiki.
Kad balta saules gaisma trāpa visām šīm suspendētajām daļiņām, tai ir dažādas novirzes. Novirze, ko cieta gaismas stars no saules ar skābekļa molekulām slāpeklī, izraisa tam dažādas krāsas. Šīs krāsas ir atkarīgas no viļņa garuma un novirzes pakāpes. Krāsas, kas visvairāk atšķiras, ir violetas un zilas, jo tām ir mazāks viļņu garums. Tas padara debesis par šo krāsu.
Džons Tindals bija arī siltumnīcas efekta atklājējs pateicoties Zemes atmosfēras simulācijai laboratorijā. Sākotnējais šī eksperimenta mērķis bija precīzi aprēķināt, cik daudz saules enerģijas nāk no Zemes un cik daudz tas izstaro atpakaļ no Zemes virsmas uz kosmosu. Kā mēs zinām, ne viss saules starojums, kas nokrīt uz mūsu planētas, paliek. Daļu no tā pirms nokļūšanas uz virsmas novirza mākoņi. Vēl vienu daļu absorbē siltumnīcefekta gāzes. Visbeidzot, zemes virsma novirza daļu no notiekošā saules starojuma atkarībā no katra augsnes veida albedo. Pēc eksperimenta, kuru Tyndall radīja 1859. gadā, viņš varēja atklāt siltumnīcas efektu.
Mainīgie, kas ietekmē Tindela efektu
Kā jau minējām iepriekš, Tyndall efekts tas ir nekas cits kā gaismas izkliede, kas rodas, kad gaismas stars šķērso koloidu. Šis koloīds ir atsevišķas suspendētās daļiņas, kas ir atbildīgas par garu izkliedi un atstarošanu, padarot tās redzamas. Mainīgie, kas ietekmē Tindala efektu, ir gaismas biežums un daļiņu blīvums. Izkliedes daudzums, ko var redzēt šāda veida efektos, ir pilnībā atkarīgs no gaismas biežuma un daļiņu blīvuma vērtībām.
Tāpat kā ar Rayleigh izkliedēšanu, arī zilā gaisma mēdz izkliedēties spēcīgāk nekā sarkanā gaisma, jo tām ir mazāks viļņa garums. Vēl viens veids, kā to aplūkot, ir tas, ka tiek pārraidīts garāks viļņa garums, bet īsāku atspoguļo izkliede. Otrs mainīgais, kas ietekmē, ir daļiņu lielums. Tas atšķir koloīdu no patiesā šķīduma. Lai maisījums būtu koloidāla tipa, suspensijā esošo daļiņu aptuvenajam izmēram jābūt diapazonā no 1 līdz 1000 nanometriem diametrā.
Apskatīsim dažus galvenos piemērus, kur mēs varam izmantot Tyndall efektu:
- Kad Mēs ieslēdzam laternas gaismu uz piena glāzes mēs varam redzēt Tyndall efektu. Vislabāk ir lietot vājpienu vai pienu atšķaidīt ar nedaudz ūdens, lai būtu redzama gaismas staru koloidālo daļiņu ietekme.
- Cits piemērs ir zilās gaismas izkliedēšana, un to var redzēt motociklu vai divtaktu motoru dūmu zilajā krāsā.
- Redzamais lukturu stars miglā var padarīt redzamas peldošās ūdens daļiņas.
- Šis efekts tiek izmantots komerciālos un laboratorijas iestatījumos lai varētu noteikt aerosola daļiņu lielumu.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par Tyndall efektu.