Tako v fiziki kot v kemiji preučujejo pojav, ki pomaga razložiti, zakaj so nekateri delci vidni ob določenem času. Ta pojav je znan kot Tyndallov učinek. To je fizični pojav, ki ga je preučil irski znanstvenik John Tyndall leta 1869. Od takrat imajo te študije številne aplikacije na področju fizike in kemije. In to je, da preučuje delce, ki niso vidni s prostim očesom. Ker pa lahko odbijajo ali lomijo svetlobo, v določenih situacijah postanejo nevidni.
V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o Tyndallovem učinku in njegovem pomenu za fiziko v kemiji.
Kaj je Tyndallov učinek
To je vrsta fizičnega pojava, ki pojasnjuje, kako lahko nekateri razredčeni delci ali v plinu postanejo vidni zaradi dejstva, da lahko odbijajo ali lomijo svetlobo. Če ga pogledamo na prvi pogled, lahko vidimo, da teh delcev ni mogoče videti. Vendar dejstvo, da lahko razpršijo ali absorbirajo svetlobo različno, odvisno od okolja, v katerem se nahaja, omogoča njihovo razlikovanje. Videti jih je mogoče, če so v raztopini obešeni, če jih močan snop svetlobe preči prečno na vizualno ravnino opazovalca.
Če svetloba ne prehaja skozi ta kontekst, jih ni mogoče videti. Na primer, da ga lažje razumemo, govorimo o delcih, kot so pike prahu. Ko sonce vstopi skozi okno z določeno stopnjo naklona, lahko vidimo pike prahu, ki plavajo v zraku. Ti delci sicer niso vidni. Videti jih je mogoče le, če sončna svetloba vstopi v prostor z določeno stopnjo naklona in določeno intenzivnostjo.
To je tisto, kar je znano kot Tyndallov učinek. Glede na stališče opazovalca lahko vidite delce, ki običajno ne morejo. Drug primer, ki poudarja Tyndallov učinek, je ko v meglenem vremenu uporabljamo avtomobilske žaromete. Osvetlitev, ki jo redki izvajajo na vlago, omogoča videnje vodnih delcev v suspenziji. V nasprotnem primeru bi videli le, kakšna je megla sama.
Pomen in prispevki
Tako v fiziki kot v kemiji ima Tyndallov učinek številne prispevke k nekaterim raziskavam in je zelo pomemben. In to je, da lahko s tem učinkom razložimo, zakaj je nebo modro. Vemo, da je svetloba, ki prihaja od sonca, bela. Ko pa zemeljska atmosfera vstopi, trči z molekulami različnih plinov, ki jo sestavljajo. Spomnimo se, da je Zemljina atmosfera v manjši meri sestavljena iz molekul dušika, kisika in argona. V veliko nižjih koncentracijah so toplogredni plini, med katerimi imamo med drugim ogljikov dioksid, metan in vodna para.
Ko bela sončna svetloba zadene vse te suspendirane delce, se ta odbije. Zaradi odklona svetlobnega žarka od sonca z molekulami kisika v dušiku ima različne barve. Te barve so odvisne od valovne dolžine in stopnje odstopanja. Barvi, ki najbolj odstopata, sta vijolična in modra, saj sta krajši valovni dolžini. Zaradi tega je nebo te barve.
John Tyndall je bil tudi odkritelj učinka tople grede zahvaljujoč simulaciji Zemljine atmosfere v laboratoriju. Prvotni cilj tega eksperimenta je bil natančno izračunati, koliko sončne energije prihaja z Zemlje in koliko seva nazaj od zemeljske površine v vesolje. Kot vemo, vse sončno sevanje, ki pade na naš planet, ne ostane. Del tega oblaki odklonijo, preden pridejo na površje. Drugi del absorbirajo toplogredni plini. Na koncu površina kopnega preusmeri del padajočega sončnega sevanja, odvisno od albeda posamezne vrste tal. Po poskusu, ki ga je Tyndall ustvaril leta 1859, je lahko odkril učinek tople grede.
Spremenljivke, ki vplivajo na Tyndallov učinek
Kot smo že omenili, Tyndallov učinek ni nič drugega kot razprševanje svetlobe, ki nastane, ko žarek svetlobe prehaja skozi koloid. Ta koloid so posamezni suspendirani delci, ki so odgovorni za dolgo razprševanje in odbijanje, zaradi česar so vidni. Spremenljivke, ki vplivajo na Tyndallov učinek, so frekvenca svetlobe in gostota delcev. Količina sipanja, ki jo lahko opazimo pri tej vrsti učinka, je v celoti odvisna od vrednosti frekvence svetlobe in gostote delcev.
Tako kot pri Rayleighovem sipanju se modra svetloba ponavadi močneje razprši kot rdeča, ker ima krajšo valovno dolžino. Drug način gledanja je, da se oddaja daljša valovna dolžina, krajša pa se odraža v sipanju. Druga spremenljivka, ki vpliva, je velikost delcev. To je tisto, kar koloid razlikuje od prave rešitve. Da je zmes koloidnega tipa, morajo imeti delci, ki so v suspenziji, približno velikost v premeru od 1 do 1000 nanometrov.
Oglejmo si nekaj glavnih primerov, kjer lahko uporabimo Tyndallov učinek:
- Pri Na kozarcu mleka prižgemo luč luči vidimo Tyndallov učinek. Najbolje je uporabiti posneto mleko ali mleko razredčiti z malo vode, da se vidi učinek koloidnih delcev v svetlobnem žarku.
- Drug primer je razprševanje modre svetlobe, opazen pa je v modri barvi dima motornih koles ali dvotaktnih motorjev.
- Vidni žarek žarometov v megli lahko naredi vidne plavajoče delce vode.
- Ta učinek se uporablja v komercialnih in laboratorijskih nastavitvah za določitev velikosti aerosolnih delcev.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o Tyndallovem učinku.