Sekä fysiikka että kemia tutkivat ilmiötä, joka auttaa selittämään, miksi jotkut hiukkaset ovat näkyvissä tiettyinä aikoina. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Tyndall-ilmiö. Se on fysikaalinen ilmiö, jota irlantilainen tiedemies John Tyndall tutki vuonna 1869. Sittemmin näillä tutkimuksilla on ollut lukuisia sovelluksia fysiikan ja kemian aloilla. Se tutkii hiukkasia, jotka ovat näkymättömiä paljaalla silmällä. Koska ne voivat kuitenkin heijastaa tai taittaa valoa, ne tulevat näkymättömiksi tietyissä olosuhteissa.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken mitä sinun tarvitsee tietää Tyndall-vaikutuksesta ja sen merkityksestä fysiikan kannalta kemiassa.
Mikä on Tyndall-vaikutus
Tämä on fysikaalinen ilmiö, joka selittää, kuinka tietyt hiukkaset, olivatpa ne sitten liuokseen liuenneita tai kaasuun liuenneita, voivat tulla näkyviksi, koska ne pystyvät heijastamaan tai taittamaan valoa. Ensi silmäyksellä nämä hiukkaset näyttävät näkymättömiltä. Se, että ne voivat kuitenkin sirottaa tai absorboida valoa eri tavoin väliaineesta riippuen, mahdollistaa niiden erottamisen. Ne voidaan nähdä, jos ne ovat leijumassa liuoksessa ja kirkas valonsäde kulkee niiden läpi kohtisuorassa havainnoijan näkölinjaan nähden.
Jos valo ei läpäise tätä asiayhteyttä, niitä ei voida nähdä. Esimerkiksi sen ymmärtämiseksi helpommin puhumme hiukkasista, kuten pölypilkkuista. Kun aurinko astuu ikkunan läpi tietyllä kallistuksella, voimme nähdä ilmassa kelluvia pölypilkkuja. Nämä hiukkaset eivät ole muuten näkyvissä. Ne voidaan nähdä vain, kun auringonvalo tulee huoneeseen, jolla on tietty kaltevuus ja tietty intensiteetti.
Tätä kutsutaan Tyndall-ilmiöksi. Tarkkailijan näkökulmasta riippuen voidaan nähdä hiukkasia, jotka ovat normaalisti näkymättömiä. Toinen esimerkki Tyndall-ilmiön havainnollistamisesta on auton ajovalojen käyttö sumussa. Niiden kosteuteen heittämä valo antaa meille mahdollisuuden nähdä leijuvat vesihiukkaset. Muuten näkisimme vain itse sumun.
Tärkeys ja panokset
Tanto en fÃsica como en quÃmica el efecto Tyndall tiene numerosos aportes para ciertos estudios y una gran importancia. Y es que hay gracias a este efecto podemos explicar por qué el cielo es azul. Sabemos que la luz que procede del sol es de color blanca. Sin embargo, cuando entra la atmósfera terrestre, choca con las moléculas de los diferentes gases que la componen. Recordamos que la atmósfera terrestre está compuesta en su mayorÃa por moléculas de nitrógeno, oxÃgeno y argón en menor proporción. En unas concentraciones mucho más inferiores se encuentran los gases de efecto invernadero entre los que tenemos el dióxido de carbono, el metano y el vapor de agua, entre otros.
Kun auringon valkoinen valo osuu kaikkiin näihin leijuviin hiukkasiin, se taittuu eri tavoin. Auringonvalon taittuminen typen happimolekyylien vaikutuksesta saa sen saamaan erilaisia ​​värejä. Nämä värit riippuvat aallonpituudesta ja taittumisasteesta. Eniten taittuvat värit ovat violetti ja sininen, koska niillä on lyhyemmät aallonpituudet. Tämä antaa taivaalle sen värin, ja se on hyvin samanlainen kuin Rayleigh- ilmiössä.
Myös John Tyndall löysi kasvihuoneilmiön simuloimalla Maan ilmakehää laboratoriossa. Kokeen alkuperäinen tavoite oli laskea tarkasti, kuinka paljon aurinkoenergiaa saavutti Maan ja kuinka paljon Maan pinta säteili takaisin avaruuteen. Kuten tiedämme, kaikki planeetallemme saapuva auringonsäteily ei pysy siellä. Osa siitä heijastuu pilvien avulla ennen maanpinnan saavuttamista. Kasvihuonekaasut absorboivat toisen osan. Lopuksi Maan pinta heijastaa osan tulevasta auringonsäteilystä kunkin maaperätyypin albedon mukaan. Tyndallin vuonna 1859 tekemän kokeen jälkeen hän onnistui löytämään kasvihuoneilmiön.
Muuttujat, jotka vaikuttavat Tyndall-ilmiöön
Kuten aiemmin mainittiin, Tyndall-ilmiö on yksinkertaisesti valon sirontaa, joka tapahtuu, kun valonsäde kulkee kolloidin läpi. Tämä kolloidi koostuu yksittäisistä leijuvista hiukkasista, jotka sirottavat ja heijastavat valoa tehden siitä näkyvän. Tyndall-ilmiöön vaikuttavat muuttujat ovat valon taajuus ja hiukkasten tiheys. Havaitun sironnan määrä riippuu kokonaan valon taajuudesta ja hiukkasten tiheydestä.
Kuten Rayleigh-sironnassa, sinisellä valolla on taipumusta sirotella voimakkaammin kuin punaisella, koska niiden aallonpituus on lyhyempi. Toinen tapa tarkastella sitä on, että lähetetty aallonpituus on pidempi, kun sironta heijastaa lyhyempää. Toinen vaikuttava muuttuja on hiukkasten koko. Tämä erottaa kolloidin todellisesta ratkaisusta. Jotta seos olisi kolloidityyppinen, suspensiossa olevien hiukkasten on oltava likimääräisen kokoisia halkaisijaltaan 1 - 1000 XNUMX nanometrin välillä.
Katsotaanpa joitain tärkeimpiä esimerkkejä, joissa voimme käyttää Tyndall-vaikutusta:
- Kun sytytämme lyhdyn valon lasille maitoa voimme nähdä Tyndall-vaikutuksen. On parasta käyttää rasvatonta maitoa tai laimentaa maito pienellä vedellä, jotta valonsäteen kolloidisten hiukkasten vaikutus näkyy.
- Toinen esimerkki on sinisen valon sironta, ja se voidaan nähdä moottoripyörien tai kaksitahtimoottoreiden savun sinisenä.
- Näkyvä ajovalojen säde sumussa voi tehdä kelluvat vesihiukkaset näkyviin.
- Tätä vaikutusta käytetään kaupallisissa ja laboratorioasetuksissa aerosolihiukkasten koon määrittämiseksi.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää Tyndall-vaikutuksesta.