你有没有见过这样的现象,比如:云层中射出来许多光线。
或是:窗户里面射进来一束阳光。
这种现象叫做:丁达尔效应,是1869年,由英国物理学家丁达尔命名的。
其实在生活当中很常见,每个人都见过像上图当中,阳光透过云层的时候出现的这种光束。
或者在漆黑的夜晚,我们打开手电筒,同样你会看到有那么一条光柱,这些都是丁达尔效应。
丁达尔效应是如何产生的呢?
答案是:光的散射,也就是光照射到小颗粒分子的时候,形成了散射现象,于是就向四面八方传播开来了。
如果要是没发生散射,理论上我们是看不到这条光柱的,那问题来了,光透过空气穿过水的时候,为什么散射就不明显?
其实,这取决于粒子的大小和它的浓度,一般来说,当粒子大于入射光波长的时候,发生的是反射,当粒子小于入射光波长的时候,发生的就是散射。
不过这个粒子越小,散射强度也就越小,也就是说,粒子小到一定程度的时候,几乎就变成透射了。
这就是光可以透过水,但是空气当中,往往会存在一些灰尘,或者是其他的气溶胶颗粒,于是光穿过的时候就会发生散射。
同理,当光通过胶体的时候,也会发生丁达尔散射现象,往往我们也可以通过是否发生丁达尔现象来区分:某个液体,它是胶体还是溶液。
总之,这个现象就是由物理学家丁达尔最先总结和讨论的,所以叫做丁达尔效应。
不仅如此,丁达尔还通过这个现象,尝试来解释一个自古以来的难题,那就是天空为什么是蓝色的。
天空为什么是蓝色的?
既然丁达尔现象是因为光的散射,那么天空是蓝色的,很有可能是因为什么?
如果只是因为蓝色的光最容易被散射,所以天空看起来才是蓝色,这种解释,是不是很简单粗暴?
但是,如果你要是问,为什么蓝色的光它最容易被散射?
丁达尔当然也不知道这个问题,是后来的物理学家瑞利勋爵解决的,也就是瑞利散射定律。
什么是瑞利散射定律?瑞利散射定律是说,散射光,它的强度与入射光波长的4次方是成反比的。
总结起来就一句话,就是波长短的蓝光,比波长较长的红光,更容易发生锐利散射。
说白了就是,他认为,即便空气当中不存在杂质,天空依旧会是蓝色的,而且大气当中哪有那么多杂质?雾霾等杂质都在地表,高层大气还是比较纯净的。
那么需要说明一点,锐利散射是一种弹性散射,也就是说,假设光子在和粒子碰撞的过程当中,是不损失能量的。
但是,真实情况并不是这样,大概有千万分之一的光线,在散射之后,它的能量会发生变化,也就是说它发生了非弹性散射,这种散射就叫做拉曼散射。
用我们可以理解的话来说就是:瑞利散射是说,如果单色的蓝光在发生散射之后,你看到的依旧是这个颜色就是频率的蓝光,但如果光子的能量发生了改变,那么我们看到的散射光,可能就会变,比如说红色的光。