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ティンダル効果とは?

<ブロック引用>

チンダル効果は、コロイド溶液と懸濁液による光の散乱の現象です。それは、私たちの青い空、霧の中の光の散乱、および私たちが簡単に当たり前だと思っている他の多くの魅力的なイベントの原因です!

私たちの惑星の表面に到達するために8分間の旅を始めた後、太陽光は多くの物理空間を通過し、特定の側面で変化します.ランの光線は別として、電子機器によって生成および放出される光も、私たちの大気の多くの変化を受けます。

たとえば、空の色は、光が大気中を移動するにつれて変化します。霧に満ちた寒く青い冬の夜に運転するとき、人々は車のフォグランプをよく使用します。これらの計器は、存在する霧の量に関係なく、前方の道を照らす光線を放出します。

ティンダル効果の単純な概念を研究することで、上記の光の謎やその他の多くの謎を解き明かすことができます。 .ただし、この現象を理解するには、まず光が散乱するプロセスを理解する必要があります。

光の散乱とは?

光の散乱は、光をあらゆる方向に分散させることを意味します。光線の平行ビームが 適切なサイズの粒子 に当たったとき (自身の波長よりも小さい)、粒子は光線を吸収し、光線が到達した方向を除くすべての方向に放射 (または放出) します。この現象全体は、光の散乱として知られています。すべてのサイズの粒子がすべての波長の光を散乱させることはできないため、前述のように、粒子のサイズはこの現象の重要な側面です。

光線は電磁波(放射線)に他なりません。光線には、その特性を定義する多くのプロパティがあります。これらのうち最も重要な 2 つは、頻度です。 および波長。 光波のサイズは、波長として測定されます。これは、連続する波の任意の 2 つの対応するポイント間の距離です (通常、これは、波の 2 つの連続する山または山の間の距離として測定されます)。一方、ビームの周波数は、空間内の特定のポイントを毎秒通過する波の数です。

電磁波の波長 (写真提供:udaix/Shutterstock)

ティンダル効果とは?

チンダル効果は散乱の現象です コロイドまたは非常に細かい懸濁液に存在する粒子による光の。 コロイド溶液として分類される 、材料は、1〜1000ナノメートルの範囲の寸法(長さ、幅、厚さ)の粒子を持っている必要があります。懸濁液は、存在する液体または気体に溶解しない固体粒子で構成される不均一な混合物です。粒子のサイズは、10 から 1000 マイクロメートルの範囲です。コロイドと懸濁液の唯一の違いは、粒子のサイズです。

チンダル効果 (写真提供:Fouad A. Saad/Shutterstock)

私たちの日常生活で使用されるコロイドの一般的な例としては、ホイップ クリーム、マヨネーズ、バター、牛乳、ゼラチン、紙があります。懸濁液の例としては、塩水、砂糖水、油絵の具、泥水などがあります。

散乱が発生した後に粒子から放出される光は、その波長に応じて異なる色に見えます。この選択的散乱の背後にある理由は、散乱される光の強度とその波長の関係にあります。散乱光の量は、その波長の 4 乗に反比例します。これは、短い波長の光 (紫や青など) が長い波長 (赤や黄色など) よりもはるかに多く散乱されることを意味します。

分子レベルでのチンダル効果

光がその波長よりも小さい分子に当たると、粒子に吸収されます。この光線の電場は、電子を一方向に押すことにより、分子を一時的に分極させます。これにより、正味の弱い電荷 (片側が正で反対側が負) が形成されます。これは、双極子モーメントとして知られています。 光が分子内を伝播するにつれて、双極子の方向が変化し続け、光線の電場と再相互作用するにつれて、分子はそれらをあらゆる方向に放射します.

チンダル効果はどのようにして青空をもたらすのですか?

私たちの空 (地球の表面に近く、私たちに見える空) は、酸素、窒素、二酸化炭素などのガスで構成されています。これらのガスの分子は、さまざまな色 (波長) の波で構成される太陽の入射白色放射よりも小さい直径を持っています。その結果、太陽光がこれらの分子に当たると、紫と青の短い波が最も散乱され、空に特徴的な青みがかった色になります。私たちの目の細胞は紫よりも青の色の影響を受けやすいので、空は私たちには青く見えます.

同様に、日の出と日の入りの間、光は私たちの目に届くまでに最も長く移動しなければなりません。このような状況では、青い光は完全に 散らばり、赤と黄色の波だけが残ります。したがって、日の出と日の入りの間、空はオレンジ色または赤く見えます。霧の多い天候では、光線が霧の粒子 (コロイド溶液) に当たって散乱するため、夜間でも視認性が向上します。

日没時のオレンジ色の空 (写真提供者:vvvita/Shutterstock)

最後の言葉

ジョン・ティンダルがコロイドから光を散乱させる現象を発見したとき、彼はおそらく、それが科学の新しい分野である分光法につながるとは考えていなかったでしょう。 この研究分野では、未知の物質が放出する光のスペクトルを分析することにより、未知の物質の特性を検出します。

同様に、多くの小さな発見が、この宇宙を理解するための人類の探求を支援する、より大きな何かの始まりにつながりました。言い換えれば、私たちの想像力はアイデアの規模によって制限されるべきではありません。学び続け、考え続けてください。これらは私たちの最大の贈り物です!


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