ทินดอลล์เอฟเฟ็กต์คืออะไร? สมบัติทางแสงของสารละลายคอลลอยด์

ทินดอลล์เอฟเฟ็กต์, ทินดัลล์กระจัดกระจาย(ภาษาอังกฤษ) ทินดอลล์เอฟเฟ็กต์) - เอฟเฟกต์แสงการกระเจิงของแสงเมื่อลำแสงผ่านตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน มักสังเกตเป็นรูปกรวยเรืองแสง ( ทินดอลล์ โคน) มองเห็นได้บนพื้นหลังสีเข้ม

เอฟเฟกต์ทินดอลล์ตั้งชื่อตามจอห์น ทินดอลล์ ผู้ค้นพบมัน

ดูสิ่งนี้ด้วย

เขียนบทวิจารณ์บทความ "The Tyndall Effect"

ลิงค์

ข้อความที่ตัดตอนมาจากคำอธิบายปรากฏการณ์ทินดัลล์

“เอาล่ะ โอเค คุณจะบอกฉันทีหลัง” เจ้าหญิงมารีอาพูดด้วยหน้าแดง
“ให้ฉันถามเธอ” ปิแอร์กล่าว - คุณเคยเห็นมันด้วยตัวเองบ้างไหม? - เขาถาม.
- ทำไมพ่อคุณเองก็ได้รับเกียรติ ใบหน้ามีความกระจ่างใสราวกับแสงสวรรค์ และจากแก้มแม่ก็หยดหยดลงมาเรื่อยๆ...
“ แต่นี่เป็นการหลอกลวง” ปิแอร์กล่าวอย่างไร้เดียงสาซึ่งฟังคนพเนจรอย่างตั้งใจ
- โอ้พ่อคุณกำลังพูดอะไร! - Pelageyushka พูดด้วยความสยดสยองหันไปหาเจ้าหญิง Marya เพื่อขอความคุ้มครอง
“พวกเขากำลังหลอกลวงประชาชน” เขากล่าวซ้ำ
- พระเจ้าพระเยซูคริสต์! - คนพเนจรพูดแล้วก้าวข้ามตัวเอง - โอ้อย่าบอกนะพ่อ ภิกษุผู้หนึ่งไม่เชื่อจึงกล่าวว่า “ภิกษุหลอกลวง” แล้วกล่าวก็ตาบอด และเขาฝันว่าแม่ Pechersk มาหาเขาแล้วพูดว่า: "เชื่อฉันเถอะฉันจะรักษาคุณ" เขาจึงเริ่มถามว่า: พาฉันไปและพาฉันไปหาเธอ ฉันกำลังบอกความจริงกับคุณฉันเห็นมันเอง พวกเขาพาเขาตาบอดมาหาเธอทันที เขาก็ขึ้นมาล้มลงแล้วพูดว่า: "รักษา! “เราจะให้คุณ” เขากล่าว “สิ่งที่กษัตริย์มอบให้กับคุณ” ฉันเห็นมันเองพ่อดวงดาวฝังอยู่ในนั้น ฉันได้รับสายตาของฉันแล้ว! เป็นบาปที่จะพูดอย่างนั้น “พระเจ้าจะลงโทษ” เธอพูดกับปิแอร์อย่างมีคำสั่ง
- ดาวจบลงในภาพได้อย่างไร? ถามปิแอร์
- คุณทำให้แม่ของคุณเป็นนายพลหรือไม่? - เจ้าชาย Andrei กล่าวพร้อมยิ้ม

ปรากฏการณ์ทินดัลล์ ปรากฏการณ์ทินดัลล์ (การกระเจิงของทินดอลล์) การกระเจิงของแสงเมื่อลำแสงผ่านตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง โดยทั่วไปจะสังเกตเห็นเป็นรูปกรวยเรืองแสง (Tyndall cone) ที่มองเห็นได้บนพื้นหลังสีเข้ม ลักษณะเฉพาะสำหรับ...... พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียอธิบายเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี - ม.

ทินดอลล์เอฟเฟ็กต์- Tindalio reiškinysสถานะเป็น T sritis fizika atitikmenys: engl เอฟเฟกต์ฟาราเดย์ทินดัลล์; Tyndall effect vok. เอฟเฟ็กต์ฟาราเดย์ทินดัลล์, ม.; ทินดัลล์ เอฟเฟ็กต์, มาตุภูมิ เอฟเฟกต์ทินดัลล์, m; ปรากฏการณ์ฟาราเดย์ ทินดอลล์, n pranc. เอฟเฟต ฟาราเดย์ ทินดัลล์, m; ประสิทธิผล… … Fizikos สิ้นสุด žodynas

ทินดอลล์เอฟเฟ็กต์- ดูทินดัลล์โคน... เงื่อนไขทางเคมี

ปรากฏการณ์ของทินดัลล์- ปรากฏการณ์หรือปรากฏการณ์ของทินดัล ปรากฏการณ์หรือผลประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าลำแสงสว่างที่ส่องผ่านวัตถุโปร่งใสบางชนิดและมองไปในทิศทางที่ตั้งฉากกับเส้นทางของรังสีแสงนั้น สามารถมองเห็นได้ในตัววัตถุโปร่งใสที่สอดคล้องกันเสมือนสวรรค์แห่งหนึ่ง.. . ... สารานุกรมการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่

การกระเจิงของรามาน (Raman effect) คือการกระเจิงของรังสีแสงที่ไม่ยืดหยุ่นบนโมเลกุลของสาร (ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ) พร้อมด้วยการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เห็นได้ชัดเจน ต่างจากการกระเจิงของเรย์ลีห์ ในกรณีของ... ... วิกิพีเดีย

การปรากฏตัวของกรวยส่องสว่างบนพื้นหลังที่มืดกว่า (กรวยทินดัลล์) เมื่อแสงที่มีความยาวคลื่น K กระจัดกระจายอยู่ในตัวกลางขุ่นที่มีขนาด h c » 0.1l ตั้งชื่อตามภาษาอังกฤษ นักฟิสิกส์ J. Tyndall ผู้ค้นพบผลกระทบ; ลักษณะของคอลลอยด์...... สารานุกรมทางกายภาพ

การกระเจิงของแสงในตัวกลางขุ่นที่มีขนาดของการกระเจิงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน? 0.1 0.2 ความยาวคลื่นของแสง เมื่อมองจากด้านข้าง ลำแสงที่กระเจิงจะดูเหมือนกรวยสีน้ำเงินบนพื้นหลังสีเข้ม (กรวยทินดอลล์) ศึกษาโดย เจ. ทินดัลล์ (1868) บน… … พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

การกระเจิงของทินดอลล์ การกระเจิงของแสงเมื่อลำแสงผ่านตัวกลางทางแสงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยทั่วไปจะสังเกตเห็นเป็นรูปกรวยเรืองแสง (Tyndall cone) ที่มองเห็นได้บนพื้นหลังสีเข้ม ลักษณะการแก้ปัญหาของระบบคอลลอยด์ (ดู... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การกระเจิงของแสงในตัวกลางขุ่นที่มีขนาดของการกระเจิงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เอฟเฟกต์ทินดอลล์ 0.1 0.2 ความยาวคลื่นของแสง เมื่อมองจากด้านข้าง ลำแสงที่กระเจิงจะดูเหมือนกรวยสีน้ำเงินบนพื้นหลังสีเข้ม (กรวยทินดอลล์) ศึกษาโดย เจ. ทินดอลล์... ... พจนานุกรมสารานุกรม

การกระเจิงของแสงในตัวกลางขุ่นที่มีขนาดการกระเจิงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน 0.1 0.2 ความยาวคลื่นของแสง เมื่อมองจากด้านข้าง ลำแสงที่กระเจิงจะดูเหมือนกรวยสีน้ำเงินบนพื้นหลังสีเข้ม (กรวยทินดอลล์) ศึกษาโดย เจ. ทินดัลล์ (1868) ออน ที เอ่อ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. พจนานุกรมสารานุกรม

ในแง่ของคุณสมบัติทางแสง สารละลายคอลลอยด์แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากสารละลายที่แท้จริงของสสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ รวมถึงจากระบบที่กระจายตัวหยาบ คุณสมบัติทางแสงที่เป็นลักษณะเฉพาะที่สุดของระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์คือสีเหลือบ เอฟเฟ็กต์ฟาราเดย์-ทินดอลล์ และสี ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดจากการกระเจิงและการดูดกลืนแสงโดยอนุภาคคอลลอยด์

ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นและขนาดสัมพัทธ์ของอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจาย การกระเจิงของแสงจะเกิดขึ้นในลักษณะที่แตกต่างกัน หากขนาดอนุภาคเกินความยาวคลื่นของแสง แสงจากพวกมันจะสะท้อนตามกฎของเลนส์เรขาคณิต ในกรณีนี้ ส่วนหนึ่งของการแผ่รังสีแสงสามารถทะลุเข้าไปในอนุภาค เกิดการหักเห การสะท้อนภายใน และการดูดกลืนแสง

หากขนาดอนุภาคเล็กกว่าความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งของแสงตกกระทบ จะสังเกตการกระเจิงของแสง แสงดูเหมือนจะเลี่ยง (โค้งงอ) อนุภาคที่เจอระหว่างทาง ในกรณีนี้ การกระเจิงบางส่วนเกิดขึ้นในรูปแบบของคลื่นที่แยกตัวออกไปทุกทิศทาง จากการกระเจิงของแสง แต่ละอนุภาคจึงเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นใหม่ที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า กล่าวคือ เสมือนว่าแต่ละอนุภาคมีการเรืองแสงในตัวเอง ปรากฏการณ์การกระเจิงของแสงด้วยอนุภาคเล็กๆ เรียกว่า สีเหลือบเป็นลักษณะเด่นของโซล (ของเหลวและของแข็ง) เป็นหลัก และสังเกตได้เฉพาะในแสงสะท้อนเท่านั้น กล่าวคือ จากด้านข้างหรือบนพื้นหลังสีเข้ม ปรากฏการณ์นี้แสดงออกในรูปของความขุ่นของโซลและการเปลี่ยนแปลง ("ล้น") ของสีเมื่อเปรียบเทียบกับสีในแสงที่ส่องผ่าน ตามกฎแล้วสีในแสงสะท้อนจะถูกเลื่อนไปทางความถี่ที่สูงขึ้นของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม ดังนั้นโซลสีขาว (โซลของซิลเวอร์คลอไรด์ ขัดสน ฯลฯ) จึงกลายเป็นสีเหลือบและมีสีฟ้า

เอฟเฟ็กต์ของฟาราเดย์-ทินดัลล์การกระเจิงของการเลี้ยวเบนของแสงถูกสังเกตเห็นครั้งแรกโดย M. V. Lomonosov ต่อมาในปี พ.ศ. 2400 ฟาราเดย์สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้ในโซลทองคำ ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน (opalescence) สำหรับตัวกลางของเหลวและก๊าซได้รับการศึกษาอย่างละเอียดโดย Tyndall (1868)

หากคุณหยิบแก้วหนึ่งแก้วที่มีสารละลายโซเดียมคลอไรด์และอีกแก้วที่มีไฮโดรโซลไข่ขาว เป็นการยากที่จะตัดสินว่าสารละลายคอลลอยด์ชนิดใดและชนิดใดเป็นของจริงเนื่องจากของเหลวทั้งสองปรากฏไม่มีสีและโปร่งใส (รูปที่ 6.5) อย่างไรก็ตาม วิธีแก้ปัญหาเหล่านี้สามารถแยกแยะได้ง่ายโดยทำการทดลองต่อไปนี้ เราจะวางกล่องกันแสงแบบมีรูบนแหล่งกำเนิดแสง (โคมไฟตั้งโต๊ะ) โดยเราจะวางเลนส์ไว้ด้านหน้าเพื่อให้ได้ลำแสงที่แคบและสว่างยิ่งขึ้น ถ้าเราวางแก้วทั้งสองไว้ในเส้นทางของลำแสง ในแก้วที่มีโซล เราจะเห็นเส้นทางของแสง (กรวย) ในขณะที่ในแก้วที่มีโซเดียมคลอไรด์ ลำแสงจะแทบจะมองไม่เห็น หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์ที่สังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก กรวยเรืองแสงในของเหลวถูกเรียกว่ากรวยฟาราเดย์-ทินดัลล์ (หรือเอฟเฟ็กต์) ผลกระทบนี้เป็นลักษณะเฉพาะของสารละลายคอลลอยด์ทั้งหมด

ลักษณะของกรวยฟาราเดย์-ทินดัลล์อธิบายได้จากปรากฏการณ์การกระเจิงของแสงโดยอนุภาคคอลลอยด์ที่มีขนาด 0.1-0.001 ไมครอน

ความยาวคลื่นของส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมคือ 0.76-0.38 ไมครอน ดังนั้นอนุภาคคอลลอยด์แต่ละอนุภาคจึงกระจายแสงที่ตกกระทบลงไป มองเห็นได้ในกรวยฟาราเดย์-ทินดอลล์เมื่อแนวสายตาชี้ไปที่มุมหนึ่งกับลำแสงที่ผ่านโซล ดังนั้น เอฟเฟกต์ฟาราเดย์-ทินดอลล์เป็นปรากฏการณ์ที่เหมือนกับการเหลือบของแสง และแตกต่างจากอย่างหลังเฉพาะในประเภทของสถานะคอลลอยด์ กล่าวคือ ความหลากหลายระดับจุลภาคของระบบ

ทฤษฎีการกระเจิงของแสงโดยระบบการกระจายตัวของคอลลอยด์ได้รับการพัฒนาโดยเรย์ลีห์ในปี พ.ศ. 2414 โดยกำหนดความสัมพันธ์ของความเข้ม (ปริมาณพลังงาน) ของแสงที่กระเจิง (I) ในระหว่างการเกิดสีเหลือบและในกรวยฟาราเดย์-ทินดัลล์โดยพิจารณาจากปัจจัยภายนอกและปัจจัยภายใน ในทางคณิตศาสตร์ การพึ่งพานี้แสดงในรูปแบบของสูตรที่เรียกว่าสูตรเรย์ลีห์:

6.1

โดยที่ I คือความเข้มของแสงที่กระเจิงในทิศทางตั้งฉากกับลำแสงตกกระทบ K เป็นค่าคงที่ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายตัว n คือจำนวนอนุภาคต่อหน่วยปริมาตรของโซล λ คือความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ V คือปริมาตรของแต่ละอนุภาค

จากสูตร (6.1) จะได้ว่าการกระเจิงของแสง (I) เป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของอนุภาค กำลังสองของปริมาตรอนุภาค (หรือสำหรับอนุภาคทรงกลม - กำลังที่หกของรัศมี) และแปรผกผันกับกำลังที่สี่ของความยาวคลื่นของ แสงตกกระทบ ดังนั้นการกระเจิงของคลื่นสั้นจึงเกิดขึ้นค่อนข้างเข้มข้นมากขึ้น ดังนั้น โซลที่ไม่มีสีจะปรากฏเป็นสีแดงในแสงที่ส่องผ่าน และจะเป็นสีน้ำเงินในแสงแบบกระจาย

การระบายสีสารละลายคอลลอยด์อันเป็นผลมาจากการดูดกลืนแสงแบบเลือกสรร (การดูดซับ) ร่วมกับการเลี้ยวเบนจะเกิดสีของสารละลายคอลลอยด์หนึ่งสีหรือสีอื่น ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าสารละลายคอลลอยด์ (โดยเฉพาะโลหะ) ส่วนใหญ่มีสีสันสดใสในหลากหลายสี ตั้งแต่สีขาวไปจนถึงสีดำสนิท พร้อมด้วยสเปกตรัมสีทุกเฉด ดังนั้น เนื่องจากโซล 2 S 3 มีสีเหลืองสดใส Sb 2 S 3 - สีส้ม Fe(OH) 3 - สีน้ำตาลแดง ทอง - แดงสด ฯลฯ

โซลชนิดเดียวกันมีสีที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับว่ามองผ่านแสงที่ส่องผ่านหรือสะท้อนแสง โซลของสารชนิดเดียวกันนั้นขึ้นอยู่กับวิธีการเตรียมสามารถรับสีที่ต่างกันได้ - ปรากฏการณ์ของโพลีโครมี (หลากสี) สีของโซลในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับระดับการกระจายตัวของอนุภาค ดังนั้นโซลทองที่กระจายอย่างหยาบจึงมีสีฟ้า โซลที่มีระดับการกระจายตัวมากกว่าจะเป็นสีม่วง และโซลที่กระจายตัวมากจะเป็นสีแดงสด เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าสีของโลหะในสถานะไม่กระจายไม่มีอะไรเหมือนกันกับสีของโลหะในสถานะคอลลอยด์

ควรสังเกตว่าความเข้มของสีของโซลนั้นมากกว่าสารละลายโมเลกุลหลายสิบ (หรือหลายร้อย) เท่า ดังนั้นสีเหลืองของโซล As 2 S 3 ในชั้นหนา 1 ซม. จึงมองเห็นได้ชัดเจนที่ความเข้มข้นมวล 10 -3 กรัม/ลิตร และสีแดงของโซลสีทองจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนแม้ที่ความเข้มข้น 10 - 5 ก./ล.

สีที่สวยงามและสดใสของหินมีค่าและกึ่งมีค่าหลายชนิด (ทับทิม มรกต โทปาซ แซฟไฟร์) เกิดจากปริมาณสิ่งเจือปนของโลหะหนักและออกไซด์ของหินเหล่านั้นเล็กน้อย (ไม่สามารถตรวจพบได้แม้แต่ในเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ที่ดีที่สุด) ซึ่งอยู่ในสถานะคอลลอยด์ ดังนั้นเพื่อให้ได้แก้วทับทิมสว่างเทียมที่ใช้สำหรับรถยนต์จักรยานและโคมไฟอื่น ๆ ก็เพียงพอที่จะเติมทองคำคอลลอยด์เพียง 0.1 กิโลกรัมต่อมวลแก้ว 1,000 กิโลกรัม

• … เขาเริ่มคิดว่าอะไรคืออะไร
• เห็นได้ชัดว่าแสงกลัวความทรมาน
• แป้งจึงสมบูรณ์
• เพื่อให้คลื่นเบี่ยง!
• ฝุ่นทุกชนิด สารแขวนลอย และความขุ่น
• ลำแสงอาจพังทลายลงได้...
• จาก "บทกวีถึง Tyndall" (อี. นิกเกิลสปาร์ก)

องค์ประกอบ "อากาศ"

แอปเปิ้ลหล่นลงบนนิวตัน ชาวจีนชื่นชมหยดน้ำบนดอกบัว และจอห์น ทินดอลล์ ซึ่งอาจเดินผ่านป่าสังเกตเห็นกรวยแห่งแสง เทพนิยาย? อาจจะ. แต่เป็นเกียรติแก่ฮีโร่คนสุดท้ายที่มีการตั้งชื่อเอฟเฟกต์ที่สวยงามที่สุดแห่งหนึ่งในโลกของเรานั่นคือเอฟเฟกต์ Tyndall ทำไมมันสวย - ตัดสินด้วยตัวคุณเอง!

นี่คือเอฟเฟกต์ทางแสงที่เกิดขึ้นเมื่อลำแสงผ่านตัวกลางทางแสงที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน โดยทั่วไปจะสังเกตเห็นเป็นรูปกรวยเรืองแสงซึ่งมองเห็นได้บนพื้นหลังสีเข้ม ตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันเชิงแสงคืออะไร? ในกรณีนี้คือฝุ่นหรือควันซึ่งเกิดจากอนุภาคคอลลอยด์ที่ก่อตัวเป็นละอองลอย ขนาดของอนุภาคไม่สำคัญ เพราะแม้แต่อนุภาคนาโนในชั้นบรรยากาศ ไม่ว่าจะเป็นอนุภาคของเกลือทะเลหรือฝุ่นภูเขาไฟ ก็อาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่สวยงามเช่นนี้ได้ จากการศึกษาเรื่องแสง ทินดัลล์เป็นผู้ก่อตั้งการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกอย่างถูกต้อง ซึ่งมีความสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา ซึ่งในโลกสมัยใหม่ได้รับการปรับปรุงจนถึงระดับนาโน

ธาตุ “น้ำ”

ดูวิธีแก้ปัญหาที่แสดงในภาพ ภายนอกดูเหมือนเกือบจะเหมือนกัน: ไม่มีสีและโปร่งใส อย่างไรก็ตาม มีสิ่งหนึ่งที่ "แต่": ลำแสงเลเซอร์ส่องผ่านกระจกด้านขวาอย่างไม่จำกัด แต่จะกระจัดกระจายอย่างมากในกระจกด้านซ้าย ทิ้งร่องรอยสีแดงไว้ ความลับคืออะไร?

ในแก้วด้านขวามีน้ำธรรมดา แต่ด้านซ้ายมีสารละลายซิลเวอร์คอลลอยด์ แตกต่างจากสารละลายธรรมดาหรือตามที่นักเคมีกล่าวว่าเป็นสารละลาย "จริง" สารละลายคอลลอยด์ไม่มีโมเลกุลหรือไอออนของสารที่ละลาย แต่มีอนุภาคที่เล็กที่สุด อย่างไรก็ตาม แม้แต่อนุภาคนาโนที่เล็กที่สุดก็สามารถกระจายแสงได้ นี่คือเอฟเฟ็กต์ทินดัลล์

ขนาดของอนุภาคควรเป็นเท่าใดจึงจะเรียกว่าสารละลาย "คอลลอยด์" ได้ ในหนังสือเรียนหลายเล่ม แนะนำว่าอนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 นาโนเมตรถึง 100 นาโนเมตร จาก 1 นาโนเมตรถึง 200 นาโนเมตร ตั้งแต่ 1 นาโนเมตรถึง 1 ไมครอน ถือเป็นคอลลอยด์ อย่างไรก็ตามการจำแนกขนาดก็มีเงื่อนไขเหมือนกัน ตัวอย่างเช่น มีการใช้เอฟเฟกต์ทินดอลล์ในตัวกลางที่เป็นของเหลวเพื่อประเมินคุณภาพของไวน์ เพื่อประเมินความชัดเจนของไวน์ แก้วไวน์จะเอียงเล็กน้อยและวางไว้ระหว่างแหล่งกำเนิดแสงและดวงตา แต่ไม่อยู่ในแนวเดียวกัน ระดับความโปร่งใสไม่ได้ถูกกำหนดโดยการส่องผ่านของรังสีผ่านไวน์ แต่โดยการสะท้อนจากอนุภาคแขวนลอยแม้แต่ขนาดนาโนเมตร! (เอฟเฟกต์ทินดอลล์). เพื่อกำหนดลักษณะระดับความโปร่งใสจะใช้ระดับวาจาซึ่งรวมถึงคำจำกัดความเช่น "โอปอลแสง", "เหลือบ", "หมองคล้ำและมีสีเหลือบอย่างมีนัยสำคัญ" วิธีการทางแสงหลายวิธีในการกำหนดขนาด รูปร่าง และความเข้มข้นของอนุภาคคอลลอยด์นั้นขึ้นอยู่กับผลของทินดัลล์

“แม้ว่าอนุภาคนาโนคอลลอยด์จะมีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถสังเกตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง แต่เนื้อหาในสารละลายคอลลอยด์แพลตตินัม-เงินได้รับการพิสูจน์แล้วโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ที่พุ่งเข้าไปในสารละลายคอลลอยด์และสังเกตผลของทินดอลล์ กล่าวคือ การกระเจิงของแสงและความเจิดจ้าของลำแสง” จากคำอธิบายประกอบของเครื่องสำอาง Noadada (ประเทศญี่ปุ่น)

องค์ประกอบ "โลก"

แนวคิดเรื่อง “สีเหลือบ” ยังเกี่ยวข้องโดยตรงกับ John Tyndall อีกด้วย โอปอลเป็นอัญมณีล้ำค่าที่เกิดจากการเล่นแสงซึ่งเป็นที่มาของคำนี้ สีเหลือบซึ่งแสดงถึงลักษณะการกระเจิงของรังสีชนิดพิเศษเฉพาะของผลึกนี้เท่านั้น

นี่คือวิธีที่ Pliny อธิบายโอปอล: “ไฟของโอปอลนั้นคล้ายคลึงกับไฟของพลอยสีแดง เพียงแต่นุ่มนวลกว่าและอ่อนโยนกว่า ในขณะที่มันเรืองแสงสีม่วงเหมือนอเมทิสต์ และสีเขียวของท้องทะเลเหมือนมรกต ทุกสิ่งผสานเข้าด้วยกันเป็นความงดงามที่เปล่งประกายอย่างเหนือจินตนาการ เสน่ห์และความงามที่ไม่อาจจินตนาการได้ของหินทำให้ได้รับชื่อ "payeros" - "ความรักของเยาวชน" มันเป็นอันดับสองรองจากมรกตเท่านั้น”

โอปอลประกอบด้วยอนุภาคซิลิกาทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 150-450 นาโนเมตร ซึ่งในทางกลับกันจะประกอบด้วยทรงกลมขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50-100 นาโนเมตร จัดเรียงในชั้นที่มีศูนย์กลางร่วมกันหรือแบบสุ่ม พวกมันก่อตัวเป็นบรรจุภัณฑ์ที่ได้รับการสั่งซื้ออย่างเป็นธรรม (โครงสร้างผลึกเทียมของโอปอล) ทรงกลมทำหน้าที่เป็นตะแกรงการเลี้ยวเบนแบบสามมิติ ทำให้เกิดการกระเจิงของแสงที่มีลักษณะเฉพาะ นั่นคือสีเหลือบ ดังนั้นโอปอลจึงเป็นคริสตัลโฟโตนิกตามธรรมชาติ ซูเปอร์แลตทิซคลัสเตอร์โอปอลทำหน้าที่เป็นต้นแบบสำหรับการสร้างคริสตัลโฟโตนิกเทียม ตัวอย่างเช่น ในงานชิ้นแรกๆ เกี่ยวกับการสังเคราะห์คริสตัลโฟโตนิก ซึ่งดำเนินการที่สถาบันฟิสิกส์-เทคนิค (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกในปี 1996 เทคโนโลยีถูกสร้างขึ้นเพื่อผลิตโอปอลสังเคราะห์ที่สมบูรณ์แบบทางแสงโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ ทรงกลมของซิลิคอนไดออกไซด์ เทคโนโลยีนี้ทำให้สามารถเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของโอปอลสังเคราะห์ได้: เส้นผ่านศูนย์กลางทรงกลม ความพรุน ดัชนีการหักเหของแสง

ในโอปอล ตาข่ายที่เกิดจากซิลิคอนไดออกไซด์ทรงกลมที่อัดแน่นกันอย่างใกล้ชิดจะมีช่องว่างซึ่งครอบครองมากถึง 25% ของปริมาตรรวมของคริสตัล ซึ่งสามารถเติมสารประเภทอื่นได้ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแสงของโอปอลเมื่อเติมช่องว่างด้วยน้ำเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในโลกยุคโบราณ: โอปอลหลากหลายชนิดที่หายากมาก - ไฮโดรเฟน (ไฮโดรเฟน) ในภาษารัสเซียเก่า - ไฟน้ำจะโปร่งใสเมื่อแช่ในน้ำ ในการพัฒนาสมัยใหม่ คุณสมบัติของคริสตัลโฟโตนิกนี้ใช้เพื่อสร้างสวิตช์ไฟ - ทรานซิสเตอร์แบบออปติคอล

องค์ประกอบ "ไฟ"

ด้วยพรสวรรค์ที่หาได้ยากในฐานะวิทยากรและทักษะพิเศษในฐานะนักทดลอง Tyndall ได้นำ "SPARK" แห่งความรู้มาสู่มวลชน Tyndall สร้างยุคใหม่ด้วยการบรรยายเรื่องฟิสิกส์ยอดนิยมของเขา และอาจได้รับการพิจารณาให้เป็นบิดาของการบรรยายยอดนิยมสมัยใหม่อย่างยุติธรรม การบรรยายของเขาเป็นครั้งแรกพร้อมกับการทดลองที่ยอดเยี่ยมและหลากหลาย ซึ่งปัจจุบันรวมอยู่ในหลักสูตรฟิสิกส์ขั้นพื้นฐานแล้ว ผู้นิยมฟิสิกส์ในเวลาต่อมาทั้งหมดเดินตามรอยเท้าของทินดอลล์ เขาเขียนว่า: “เพื่อที่จะเห็นภาพโดยรวม ผู้สร้างมันจำเป็นต้องตีตัวออกห่างจากมัน และเพื่อที่จะประเมินความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ทั่วไปในยุคใดก็ตาม ขอแนะนำให้พิจารณามุมมองของยุคต่อ ๆ ไป ” ฉันอยากจะจบด้วยบทกวีที่ฉันเขียนในหัวข้อแสงสว่างและชีวิต:

• เดินบนคมมีด
• ยืนอยู่บนปลายเข็ม
• โดยที่พลังมาโครไม่สำคัญ
• เมื่อเทียบกับพลังของคลื่น
• ในกรณีที่แรงโน้มถ่วงอ่อนแอ
• หากคุณเบาเหมือนการชาร์จ
• ฟิลด์ตัวแปรเท่านั้น
• พวกเขาจะยิงคุณเหมือนขีปนาวุธ
• ไฟสัญญาณรบกวน
• พวกเขาเผาไหม้ด้วยแสงเหนือ
• และเหมือนลำธารฤดูใบไม้ผลิ
• การเรียกเก็บเงินมีความรวดเร็วและเร่งด่วน
• บางทีโลกแห่งสิ่งมหัศจรรย์นี้
• มองไม่เห็นด้วยตาของฉัน,
• แต่เขาเป็นพื้นฐานของสารทั้งหมด
• ซึ่งหมายความว่าฉันอยู่ในนั้น!

ในสภาพแวดล้อมที่ขุ่นมัว แสงสีม่วงและสีน้ำเงินจะกระเจิงมากที่สุด ในขณะที่แสงสีส้มและสีแดงจะกระเจิงน้อยที่สุด

ปรากฏการณ์ทินดัลล์ถูกค้นพบอันเป็นผลมาจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของรังสีแสงกับสื่อต่างๆ เขาพบว่าเมื่อรังสีแสงส่องผ่านตัวกลางที่มีอนุภาคของแข็งเล็กๆ แขวนลอย เช่น อากาศที่มีฝุ่นหรือควัน สารละลายคอลลอยด์ แก้วขุ่น ผลการกระเจิงจะลดลงเมื่อสีสเปกตรัมของลำแสงเปลี่ยนจากม่วงน้ำเงินเป็นเหลือง - ส่วนสีแดงของสเปกตรัม อย่างไรก็ตาม หากแสงสีขาว เช่น แสงแดด ซึ่งมีสเปกตรัมสีครบถ้วน ผ่านตัวกลางขุ่น แสงในส่วนสีน้ำเงินของสเปกตรัมจะกระเจิงบางส่วน ในขณะที่ความเข้มของสีเขียว เหลือง แดง ส่วนหนึ่งของแสงจะยังคงเหมือนเดิม ดังนั้นหากเราดูแสงที่กระจัดกระจายหลังจากที่มันผ่านตัวกลางที่มีเมฆมากออกไปจากแหล่งกำเนิดแสง แสงนั้นก็จะปรากฏเป็นสีฟ้ามากกว่าแสงดั้งเดิม หากเราดูแหล่งกำเนิดแสงตามเส้นกระเจิง นั่นคือผ่านตัวกลางขุ่น แหล่งกำเนิดแสงนั้นดูแดงกว่าที่เป็นจริง ด้วยเหตุนี้หมอกควันจากไฟป่าจึงปรากฏเป็นสีม่วงอมฟ้าสำหรับเรา

เอฟเฟกต์ทินดัลล์เกิดขึ้นเมื่อกระเจิงบนอนุภาคแขวนลอยซึ่งมีขนาดเกินขนาดของอะตอมหลายสิบเท่า เมื่ออนุภาคแขวนลอยถูกขยายให้มีขนาดประมาณ 1/20 ของความยาวคลื่นแสง (ตั้งแต่ประมาณ 25 นาโนเมตรขึ้นไป) การกระเจิงจะกลายเป็น โพลีโครม,นั่นคือแสงเริ่มกระจายอย่างเท่าเทียมกันตลอดช่วงสีที่มองเห็นได้ทั้งหมดตั้งแต่สีม่วงไปจนถึงสีแดง ผลก็คือเอฟเฟกต์ Tyndall หายไป นี่คือเหตุผลว่าทำไมหมอกหนาทึบหรือเมฆคิวมูลัสจึงปรากฏเป็นสีขาวสำหรับเรา ประกอบด้วยฝุ่นน้ำที่แขวนลอยหนาแน่นซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคตั้งแต่ไมครอนถึงมิลลิเมตร ซึ่งอยู่เหนือเกณฑ์การกระเจิงของ Tyndall มาก

คุณอาจคิดว่าท้องฟ้าปรากฏเป็นสีฟ้าสำหรับเราเนื่องจากเอฟเฟ็กต์ทินดัลล์ แต่กลับไม่เป็นเช่นนั้น หากไม่มีเมฆหรือควัน ท้องฟ้าจะเปลี่ยนเป็นสีฟ้าเนื่องจากการกระเจิงของ “แสงกลางวัน” โดยโมเลกุลของอากาศ การกระเจิงประเภทนี้เรียกว่า การกระเจิงของเรย์ลีห์(เพื่อเป็นเกียรติแก่เซอร์เรย์ลีห์; ซม.เกณฑ์ของเรย์ลีห์) ในการกระเจิงแบบเรย์ลี แสงสีน้ำเงินและสีน้ำเงินจะกระจัดกระจายมากกว่าเอฟเฟกต์ทินดอลล์ ตัวอย่างเช่น แสงสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่น 400 นาโนเมตรจะกระจัดกระจายในอากาศที่สะอาดแรงกว่าแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรถึงเก้าเท่า นี่คือเหตุผลว่าทำไมท้องฟ้าจึงปรากฏเป็นสีฟ้าสำหรับเรา - แสงแดดกระจัดกระจายไปทั่วช่วงสเปกตรัม แต่ในส่วนสีน้ำเงินของสเปกตรัมนั้นเกือบจะมีลำดับความสำคัญมากกว่าสีแดง รังสีอัลตราไวโอเลตที่ทำให้เกิดการอาบแดดจะกระจายอย่างแรงยิ่งขึ้น นั่นคือเหตุผลว่าทำไมสีแทนจึงกระจายทั่วร่างกายอย่างเท่าเทียมกัน ครอบคลุมแม้กระทั่งบริเวณผิวหนังที่ไม่ได้รับแสงแดดโดยตรง

จอห์น ทินดัลล์, 1820-93

นักฟิสิกส์และวิศวกรชาวไอริช เกิดที่ลีห์ลินบริดจ์ เคาน์ตี้คาร์โลว์ หลังจากสำเร็จการศึกษาระดับมัธยมปลาย เขาทำงานเป็นนักสำรวจภูมิประเทศและผู้สำรวจในองค์กรทางทหารและในการก่อสร้างทางรถไฟ ในเวลาเดียวกันเขาสำเร็จการศึกษาจากสถาบันเครื่องกลในเพรสตัน ไล่ออกจากราชการทหาร ฐานประท้วงสภาพการทำงานที่ย่ำแย่ เขาสอนที่ Queenwood College (Hampshire) ในขณะเดียวกันก็ศึกษาด้วยตนเองต่อไป ในปี พ.ศ. 2391-51 เข้าร่วมการบรรยายที่มหาวิทยาลัย Marburg และ Berlin เมื่อกลับมาอังกฤษ เขาได้เป็นครูและเป็นศาสตราจารย์ที่ Royal Institution ในลอนดอน งานหลักของนักวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่แม่เหล็ก, อะคูสติก, การดูดซับรังสีความร้อนด้วยก๊าซและไอระเหย, การกระเจิงของแสงในตัวกลางขุ่น . เขาศึกษาโครงสร้างและการเคลื่อนที่ของธารน้ำแข็งในเทือกเขาแอลป์

Tyndall มีความหลงใหลอย่างมากกับแนวคิดการทำให้วิทยาศาสตร์เป็นที่นิยม พระองค์ทรงบรรยายสาธารณะเป็นประจำ โดยมักเป็นรูปแบบการบรรยายฟรีสำหรับทุกคน เช่น สำหรับคนทำงานในลานโรงงานในช่วงพักกลางวัน การบรรยายคริสต์มาสสำหรับเด็กๆ ที่ Royal Institution ชื่อเสียงของ Tyndall ในฐานะผู้โด่งดังยังไปถึงอีกฟากหนึ่งของมหาสมุทรแอตแลนติกด้วย ซึ่งเป็นหนังสือ Fragments of Science ฉบับพิมพ์ในอเมริกา ศาสตร์พ.ศ.2414) ขายหมดภายในวันเดียว เขาเสียชีวิตอย่างไร้สาระในปี พ.ศ. 2436 ขณะเตรียมอาหารเย็น ภรรยาของนักวิทยาศาสตร์ (ซึ่งมีอายุยืนกว่าเขาถึง 47 ปี) เผลอใช้สารเคมีตัวใดตัวหนึ่งที่เก็บไว้ในห้องครัวแทนเกลือแกง