ทั้งในฟิสิกส์และเคมีมีการศึกษาปรากฏการณ์ที่ช่วยอธิบายว่าทำไมอนุภาคบางส่วนจึงมองเห็นได้ในบางช่วงเวลา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผล Tyndall เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ได้รับการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวไอริชจอห์นทินดอลล์ในปี พ.ศ. 1869 ตั้งแต่นั้นมาการศึกษาเหล่านี้มีการประยุกต์ใช้มากมายในสาขาฟิสิกส์และเคมี และเป็นการศึกษาอนุภาคบางชนิดที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า อย่างไรก็ตามเนื่องจากสามารถสะท้อนหรือหักเหแสงได้จึงมองไม่เห็นในบางสถานการณ์
ในบทความนี้เราจะบอกคุณทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับเอฟเฟกต์ Tyndall และความสำคัญของฟิสิกส์ในเคมี
Tyndall effect คืออะไร
เป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพประเภทหนึ่งที่อธิบายว่าอนุภาคที่เจือจางหรือภายในก๊าซสามารถมองเห็นได้อย่างไรเนื่องจากสามารถสะท้อนหรือหักเหแสงได้ หากเรามองเพียงแวบแรกเราจะเห็นว่าอนุภาคเหล่านี้มองไม่เห็น อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงที่ว่า สามารถกระจายหรือดูดซับแสง แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่มันอยู่ทำให้สามารถแยกแยะได้ พวกเขาสามารถมองเห็นได้หากพวกมันถูกแขวนไว้ในสารละลายในขณะที่พวกมันเคลื่อนที่ตามขวางไปยังระนาบการมองเห็นของผู้สังเกตด้วยลำแสงที่รุนแรง
หากแสงไม่ผ่านบริบทนี้จะไม่สามารถมองเห็นได้ ตัวอย่างเช่นเพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นเรากำลังพูดถึงอนุภาคเช่นจุดฝุ่น เมื่อดวงอาทิตย์เข้ามาทางหน้าต่างโดยมีความเอียงในระดับหนึ่งเราจะเห็นจุดฝุ่นที่ลอยอยู่ในอากาศ อนุภาคเหล่านี้จะมองไม่เห็นเป็นอย่างอื่น สามารถมองเห็นได้เฉพาะเมื่อแสงแดดเข้ามาในห้องที่มีความเอียงในระดับหนึ่งและมีความเข้มระดับหนึ่งเท่านั้น
นี่คือสิ่งที่เรียกว่าเอฟเฟกต์ Tyndall ขึ้นอยู่กับมุมมองของผู้สังเกตคุณสามารถเห็นอนุภาคที่โดยปกติไม่สามารถทำได้ อีกตัวอย่างหนึ่งที่เน้นเอฟเฟกต์ Tyndall คือ เมื่อเราใช้ไฟหน้ารถในสภาพอากาศที่มีหมอกหนา การส่องสว่างที่คนไม่กี่คนออกแรงกับความชื้นทำให้เราเห็นอนุภาคของน้ำที่แขวนลอยอยู่ มิฉะนั้นเราจะได้เห็นหมอกเท่านั้นเอง
ความสำคัญและการมีส่วนร่วม
ทั้งในฟิสิกส์และเคมีผลของ Tyndall มีส่วนช่วยมากมายในการศึกษาบางอย่างและมีความสำคัญอย่างยิ่ง และด้วยเหตุนี้เราจึงอธิบายได้ว่าเหตุใดท้องฟ้าจึงเป็นสีฟ้า เรารู้ว่าแสงที่มาจากดวงอาทิตย์เป็นสีขาว อย่างไรก็ตามเมื่อชั้นบรรยากาศของโลกเข้ามามันจะชนกับโมเลกุลของก๊าซต่างชนิดที่ประกอบกัน เราจำได้ว่าบรรยากาศของโลกประกอบด้วยไนโตรเจนออกซิเจนและโมเลกุลของอาร์กอนเป็นส่วนใหญ่ในระดับที่น้อยกว่า ในความเข้มข้นที่ต่ำกว่ามากคือก๊าซเรือนกระจกที่เรามี คาร์บอนไดออกไซด์มีเทนและไอน้ำและอื่น ๆ
เมื่อแสงสีขาวจากดวงอาทิตย์กระทบกับอนุภาคแขวนลอยเหล่านี้จะได้รับการเบี่ยงเบนที่แตกต่างกัน การเบี่ยงเบนที่เกิดจากลำแสงจากดวงอาทิตย์กับโมเลกุลของออกซิเจนในไนโตรเจนทำให้มีสีที่แตกต่างกัน สีเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นและระดับความเบี่ยงเบน สีที่เบี่ยงเบนมากที่สุดคือสีม่วงและสีน้ำเงินเนื่องจากมีความยาวคลื่นสั้นกว่า ทำให้ท้องฟ้าเป็นสีนี้
John Tyndall ยังเป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์เรือนกระจก ด้วยการจำลองบรรยากาศของโลกในห้องปฏิบัติการ วัตถุประสงค์เริ่มต้นของการทดลองนี้คือการคำนวณอย่างแม่นยำว่าพลังงานแสงอาทิตย์มาจากโลกเท่าใดและแผ่รังสีกลับสู่อวกาศจากพื้นผิวโลกเท่าใด ดังที่เราทราบไม่ใช่ว่ารังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่ตกบนโลกของเราจะคงอยู่ ส่วนหนึ่งถูกเมฆบดบังก่อนถึงผิวน้ำ อีกส่วนหนึ่งถูกดูดซับโดยก๊าซเรือนกระจก ในที่สุดพื้นผิวโลกจะเบี่ยงเบนส่วนหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบโดยขึ้นอยู่กับอัลเบโดของดินแต่ละประเภท หลังจากการทดลองที่ Tyndall สร้างขึ้นในปี 1859 เขาก็สามารถค้นพบปรากฏการณ์เรือนกระจก
ตัวแปรที่มีผลต่อเอฟเฟกต์ Tyndall
ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ผลกระทบของ Tyndall มันไม่มีอะไรมากไปกว่าการกระเจิงของแสงที่เกิดขึ้นเมื่อลำแสงผ่านคอลลอยด์ คอลลอยด์นี้เป็นอนุภาคแขวนลอยแต่ละตัวที่มีหน้าที่กระจายและสะท้อนแสงเป็นเวลานานทำให้มองเห็นได้ ตัวแปรที่มีผลต่อผลกระทบของ Tyndall คือความถี่ของแสงและความหนาแน่นของอนุภาค ปริมาณการกระเจิงที่สามารถมองเห็นได้ในผลกระทบประเภทนี้ขึ้นอยู่กับค่าความถี่ของแสงและความหนาแน่นของอนุภาค
เช่นเดียวกับการกระเจิงของ Rayleigh แสงสีน้ำเงินมีแนวโน้มที่จะกระจายอย่างรุนแรงกว่าแสงสีแดงเนื่องจากมีความยาวคลื่นสั้นกว่า อีกวิธีหนึ่งในการดูคือมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าที่ส่งผ่านในขณะที่ความยาวคลื่นสั้นกว่าจะสะท้อนโดยการกระเจิง ตัวแปรอื่นที่มีผลกระทบคือขนาดของอนุภาค นี่คือสิ่งที่ทำให้คอลลอยด์แตกต่างจากสารละลายจริง เพื่อให้ส่วนผสมอยู่ในประเภทคอลลอยด์อนุภาคที่อยู่ในสารแขวนลอยต้องมีขนาดโดยประมาณอยู่ในช่วงระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-1000 นาโนเมตร
มาดูตัวอย่างหลักบางส่วนที่เราสามารถใช้เอฟเฟกต์ Tyndall:
- เมื่อ เราเปิดไฟตะเกียงบนแก้วนม เราสามารถเห็นเอฟเฟกต์ Tyndall ที่ดีที่สุดคือใช้หางนมหรือเจือจางนมด้วยน้ำเล็กน้อยเพื่อให้สามารถมองเห็นผลกระทบของอนุภาคคอลลอยด์ในลำแสงได้
- อีกตัวอย่างหนึ่งคือการกระเจิงของแสงสีฟ้าและสามารถมองเห็นได้เป็นสีฟ้าของควันจากรถจักรยานยนต์หรือเครื่องยนต์สองจังหวะ
- ลำแสงที่มองเห็นได้ในหมอกสามารถทำให้มองเห็นอนุภาคของน้ำที่ลอยอยู่ได้
- เอฟเฟกต์นี้ใช้ในเชิงพาณิชย์และการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ เพื่อกำหนดขนาดของอนุภาคละอองลอย
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ Tyndall