丁達爾效應

丁達爾效應最早由英國物理學家約翰·丁達爾(John Tyndall 1820～1893年) 於1869年首先發現，故而得名。其研究發現，當光線通過膠體時， 由於膠體粒子對光線的散射，會在膠體中形成一條光亮的“通路”，這種現象後來被命名為丁達爾效應。

光傳播過程中，光線照射到粒子時，如果粒子大於入射光波長很多倍，則發生光的反射；如果粒子小於入射光波長，則發生光的散射，此時觀察到的是光波環繞微粒而向其四周放射，這種四射的光被稱為散射光或乳光。丁達爾效應本質上是光的散射現象或稱乳光現象。由於真溶液粒子半徑一般不超過1nm，膠體粒子介於溶液中溶質粒子和濁液粒子之間，其半徑在1~100nm。小於可見光波長（400nm～700nm），因此，當可見光透過膠體時會產生明顯的散射作用。而對於真溶液，分子或離子更小，散射光的強度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，真溶液對光的散射作用很微弱。此外，散射光的強度還隨分散體系中粒子濃度增大而增強。

膠體有明顯的丁達爾現象，而溶液幾乎沒有，因此，實驗室中丁達爾現象常被用來區分膠體和溶液。注意：光線通過懸濁液時有時也會出現光路，但是由於懸濁液中的顆粒對光線阻礙過大，產生的光路很短。除丁達爾效應外，區分膠體與溶液的試驗方法還有半透膜法等。

1869年，丁達爾發現，當一束匯聚的光通過溶膠時，從側面可以看到一個發光的圓錐體，這就是丁達爾效應。其他分散體系也可產生類似現象，但遠不如膠體顯著，因此，丁達爾效應實際上成為判別膠體與真溶液的最簡便的方法。可見光的波長通常在400～700nm之間，當光線射入分散體系時，一部分自由通過，一部分則被吸收、反射或散射，可能發生以下三種情況。

1）當光束通過粗分散體系時，由於分散質的粒子大於入射光的波長，主要發生反射或折射現象，體系呈現為混濁狀。

2）當光線通過膠體溶液時，由於分散質粒子的直徑一般在1～100nm之間，小於入射光的波長，主要發生散射，可以看見乳白色的光柱，出現丁達爾現象。

3）當光束通過分子溶液，由於溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。

在暗室中，讓一束平行光線通過一肉眼看來完全透明的膠體，從垂直於光束的方向，可以觀察到有一渾濁發亮的光柱，其中有微粒閃爍，該現象稱為丁達爾效應。在膠體中分散質粒子直徑比可見光波長要短，入射光的電磁波使顆粒中的電子做與入射光波同頻率的強迫振動，致使顆粒本身象一個新光源一樣，向各方向發出與入射光同頻率的光波。丁達爾效應就是粒子對光散射（光波偏離原來方向而發散傳播）作用的結果，如黑夜中看到的探照燈的光束、晴天時天空中的藍色，都是粒子對光的散射作用。根據散射光強的規律和溶膠粒子的特點，只有溶膠具有較強的光散射現象，故丁達爾現象常被認為是膠體體系。

清晨，在茂密的樹林中，常常可以看到從枝葉間透過的一道道光柱，類似於這種自然界現象，也是丁達爾現象。這是因為雲、霧、煙塵也是膠體，只是這些膠體的分散劑是空氣，分散質是微小的塵埃或液滴而已。

耶穌光也是一種丁達爾效應，其形成依靠霧氣或是大氣中的灰塵，當太陽照射下來投射在上面時，就可以明顯看出光線的線條，加上太陽是大面積的光線，所以投射下來的，不會只是一丁點，而是一整片壯闊的畫面。這種為風景帶來神聖和靜謐感的光線，被命名為“耶穌光”。

近年來，耶穌光在我國多地出現。譬如，2015年7月7日傍晚出現在中山黃圃鎮上空，2015年8月7日傍晚出現在福州西面上空，2016年8月15日傍晚出現在成都等。