Zarówno w fizyce, jak i chemii bada się zjawisko, które pomaga wyjaśnić, dlaczego niektóre cząstki są widoczne w określonych momentach. Zjawisko to jest znane jako Efekt Tyndalla. Jest to zjawisko fizyczne, które zostało zbadane przez irlandzkiego naukowca Johna Tyndalla w 1869 roku. Od tego czasu badania te miały liczne zastosowania w dziedzinie fizyki i chemii. I to dlatego, że bada cząstki, które nie są widoczne gołym okiem. Ponieważ jednak mogą odbijać lub załamywać światło, w pewnych sytuacjach stają się niewidoczne.
W tym artykule powiemy Ci wszystko, co musisz wiedzieć o efekcie Tyndalla i jego znaczeniu dla fizyki w chemii.
Jaki jest efekt Tyndalla
Jest to rodzaj zjawiska fizycznego, które wyjaśnia, w jaki sposób niektóre rozcieńczone cząstki lub w gazie mogą stać się widoczne ze względu na fakt, że są one zdolne do odbijania lub załamywania światła. Jeśli spojrzymy na to na pierwszy rzut oka, zobaczymy, że te cząsteczki nie są widoczne. Jednak fakt, że może rozpraszać lub absorbować światło różnie w zależności od środowiska, w którym się znajduje, pozwala je wyróżnić. Można je zobaczyć, jeśli są zawieszone w roztworze, gdy są przecinane poprzecznie do płaszczyzny widzenia obserwatora przez intensywną wiązkę światła.
Jeśli światło nie przechodzi przez ten kontekst, nie można ich zobaczyć. Na przykład, aby łatwiej to zrozumieć, mówimy o cząstkach, takich jak drobinki kurzu. Kiedy słońce wpada przez okno z pewnym nachyleniem, widzimy unoszące się w powietrzu drobinki kurzu. W przeciwnym razie cząsteczki te nie są widoczne. Można je zobaczyć tylko wtedy, gdy światło słoneczne wpada do pomieszczenia z pewnym nachyleniem i pewnym natężeniem.
To właśnie jest znane jako efekt Tyndalla. W zależności od punktu widzenia obserwatora, możesz zobaczyć cząstki, które normalnie nie mogą. Innym przykładem podkreślającym efekt Tyndalla jest kiedy używamy reflektorów samochodowych w mglistej pogodzie. Oświetlenie, które nieliczni wywierają na wilgoć, pozwala nam zobaczyć zawieszone cząsteczki wody. W przeciwnym razie zobaczylibyśmy tylko, czym jest sama mgła.
Znaczenie i wkład
Zarówno w fizyce, jak i chemii efekt Tyndalla ma liczne znaczenie dla niektórych badań i ma ogromne znaczenie. I właśnie dzięki temu efektowi możemy wyjaśnić, dlaczego niebo jest niebieskie. Wiemy, że światło pochodzące ze słońca jest białe. Jednak kiedy wchodzi do atmosfery ziemskiej, zderza się z cząsteczkami różnych gazów, które ją tworzą. Pamiętamy, że atmosfera ziemska w mniejszym stopniu składa się z cząsteczek azotu, tlenu i argonu. W znacznie niższych stężeniach znajdują się gazy cieplarniane, wśród których mamy między innymi dwutlenek węgla, metan i para wodna.
Kiedy białe światło słoneczne pada na te wszystkie zawieszone cząsteczki, podlega różnym ugięciom. Odchylenie wiązki światła słonecznego z cząsteczkami tlenu zawartymi w azocie powoduje, że ma on różne kolory. Kolory te zależą od długości fali i stopnia odchylenia. Najbardziej odbiegające od siebie kolory to fiolet i niebieski, ponieważ mają one krótszą długość fali. To sprawia, że niebo ma ten kolor.
John Tyndall był także odkrywcą efektu cieplarnianego dzięki symulacji atmosfery ziemskiej w laboratorium. Początkowym celem tego eksperymentu było dokładne obliczenie, ile energii słonecznej pochodziło z Ziemi i ile promieniowało z powrotem z powierzchni Ziemi do kosmosu. Jak wiemy, nie całe promieniowanie słoneczne padające na naszą planetę pozostaje. Jego część jest odchylana przez chmury przed wypłynięciem na powierzchnię. Inna część jest pochłaniana przez gazy cieplarniane. Wreszcie powierzchnia ziemi zmienia kierunek padającego promieniowania słonecznego w zależności od albedo każdego rodzaju gleby. Po eksperymencie, który Tyndall wygenerował w 1859 roku, był w stanie odkryć efekt cieplarniany.
Zmienne wpływające na efekt Tyndalla
Jak wspomnieliśmy wcześniej, efekt Tyndalla jest to nic innego jak rozproszenie światła, które zachodzi, gdy wiązka światła przechodzi przez koloid. Koloid ten to pojedyncze zawieszone cząstki, które są odpowiedzialne za rozpraszanie i długie odbijanie, czyniąc je widocznymi. Zmienne, które wpływają na efekt Tyndalla, to częstotliwość światła i gęstość cząstek. Wielkość rozpraszania, które można zobaczyć w tego typu efekcie, zależy całkowicie od wartości częstotliwości światła i gęstości cząstek.
Podobnie jak w przypadku rozpraszania Rayleigha, niebieskie światło ma tendencję do rozpraszania się silniej niż światło czerwone, ponieważ ma krótszą długość fali. Innym sposobem patrzenia na to jest to, że transmitowana jest większa długość fali, podczas gdy krótsza jest odbijana przez rozpraszanie. Inną zmienną, która ma wpływ, jest rozmiar cząstek. To właśnie odróżnia koloid od prawdziwego roztworu. Aby mieszanina była typu koloidalnego, cząstki znajdujące się w zawiesinie muszą mieć przybliżoną wielkość w zakresie średnicy 1-1000 nanometrów.
Zobaczmy kilka głównych przykładów, w których możemy wykorzystać efekt Tyndalla:
- Kiedy Zapalamy lampkę lampki na szklance mleka widzimy efekt Tyndalla. Najlepiej używać mleka odtłuszczonego lub rozcieńczyć mleko niewielką ilością wody, aby można było zobaczyć efekt cząstek koloidalnych w wiązce światła.
- Innym przykładem jest rozpraszanie niebieskiego światła i można je zobaczyć w niebieskim kolorze dymu z motocykli lub silników dwusuwowych.
- Widoczna wiązka reflektorów we mgle może uwidocznić pływające cząsteczki wody.
- Ten efekt jest używany w warunkach komercyjnych i laboratoryjnych aby móc określić wielkość cząstek aerozolu.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o efekcie Tyndalla.