Τόσο στη φυσική όσο και στη χημεία, μελετάται ένα φαινόμενο που βοηθά στην εξήγηση γιατί ορισμένα σωματίδια είναι ορατά σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως Εφέ Tyndall. Είναι ένα φυσικό φαινόμενο που μελετήθηκε από τον Ιρλανδό επιστήμονα John Tyndall το 1869. Έκτοτε, αυτές οι μελέτες είχαν πολλές εφαρμογές στον τομέα της φυσικής και της χημείας. Και είναι ότι μελετά μερικά σωματίδια που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι. Ωστόσο, επειδή μπορούν να αντανακλούν ή να διαθλάσουν το φως, γίνονται αόρατα σε ορισμένες καταστάσεις.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το φαινόμενο Tyndall και τη σημασία του για τη φυσική στη χημεία.
Τι είναι το εφέ Tyndall
Είναι ένας τύπος φυσικού φαινομένου που εξηγεί πώς ορισμένα αραιωμένα σωματίδια ή μέσα σε ένα αέριο μπορούν να γίνουν ορατά λόγω του γεγονότος ότι είναι ικανά να αντανακλούν ή να διαθλάσουν το φως. Εάν το κοιτάξουμε με την πρώτη ματιά, μπορούμε να δούμε ότι αυτά τα σωματίδια δεν είναι ορατά. Ωστόσο, το γεγονός ότι μπορεί να διασκορπίσει ή να απορροφήσει φως διαφορετικά ανάλογα με το περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται, επιτρέπει να τα διακρίνουμε. Μπορούν να δουν αν αιωρούνται σε ένα διάλυμα ενώ διασχίζονται εγκάρσια στο οπτικό επίπεδο του παρατηρητή από μια έντονη ακτίνα φωτός.
Εάν το φως δεν περάσει μέσα από αυτό το πλαίσιο, δεν είναι ορατό. Για παράδειγμα, για να το καταλάβουμε πιο εύκολα, μιλάμε για σωματίδια όπως κηλίδες σκόνης. Όταν ο ήλιος μπαίνει μέσα από το παράθυρο με κάποιο βαθμό κλίσης, μπορούμε να δούμε τα στίγματα της σκόνης να αιωρούνται στον αέρα. Αυτά τα σωματίδια δεν είναι διαφορετικά ορατά. Μπορούν να φανούν μόνο όταν το φως του ήλιου εισέρχεται σε ένα δωμάτιο με έναν ορισμένο βαθμό κλίσης και μια ορισμένη ένταση.
Αυτό είναι γνωστό ως εφέ Tyndall. Ανάλογα με την άποψη του παρατηρητή, μπορείτε να δείτε σωματίδια που συνήθως δεν μπορούν. Ένα άλλο παράδειγμα που επισημαίνει το εφέ Tyndall είναι όταν χρησιμοποιούμε προβολείς αυτοκινήτου σε ομίχλη. Ο φωτισμός που ασκούν λίγοι στην υγρασία μας επιτρέπει να δούμε τα σωματίδια νερού σε αναστολή. Διαφορετικά, θα δούμε μόνο ποια είναι η ίδια η ομίχλη.
Σημασία και συνεισφορές
Τόσο στη φυσική όσο και στη χημεία, το φαινόμενο Tyndall έχει πολλές συνεισφορές σε ορισμένες μελέτες και μεγάλη σημασία. Και είναι ότι χάρη σε αυτό το αποτέλεσμα μπορούμε να εξηγήσουμε γιατί ο ουρανός είναι μπλε. Γνωρίζουμε ότι το φως που προέρχεται από τον ήλιο είναι λευκό. Ωστόσο, όταν εισέρχεται η ατμόσφαιρα της Γης, συγκρούεται με τα μόρια των διαφορετικών αερίων που την συνθέτουν. Θυμόμαστε ότι η ατμόσφαιρα της Γης αποτελείται κυρίως από μόρια αζώτου, οξυγόνου και αργού σε μικρότερο βαθμό. Σε πολύ χαμηλότερες συγκεντρώσεις είναι τα αέρια του θερμοκηπίου μεταξύ των οποίων έχουμε διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και υδρατμοί, μεταξύ άλλων.
Όταν το λευκό φως από τον ήλιο συγκρούεται με όλα αυτά τα αιωρούμενα σωματίδια, υφίσταται διαφορετικές αποκλίσεις. Η κάμψη της δέσμης φωτός από τον ήλιο με τα μόρια οξυγόνου σε άζωτο την κάνει να έχει διαφορετικά χρώματα. Αυτά τα χρώματα εξαρτώνται από το μήκος κύματος και τον βαθμό απόκλισης. Τα χρώματα που αποκλίνουν περισσότερο είναι το βιολετί και το μπλε αφού έχουν μικρότερο μήκος κύματος. Αυτό κάνει τον ουρανό να έχει αυτό το χρώμα και μοιάζει πολύ με αυτό που συμβαίνει επίσης στον Φαινόμενο Rayleigh.
Ο Τζον Τύννταλ ήταν επίσης ο αναλυτής του φαινομένου του θερμοκηπίου χάρη στην προσομοίωση της ατμόσφαιρας της Γης σε εργαστήριο. Ο αρχικός στόχος αυτού του πειράματος ήταν να υπολογίσει με ακρίβεια πόση ηλιακή ενέργεια προήλθε από τη Γη και πόσο ήταν που ακτινοβολήθηκε πίσω στο διάστημα από την επιφάνεια της Γης. Όπως γνωρίζουμε, δεν μένει όλη η ηλιακή ακτινοβολία που πέφτει στον πλανήτη μας. Μέρος του εκτρέπεται από σύννεφα πριν φτάσει στην επιφάνεια. Ένα άλλο μέρος απορροφάται από τα αέρια του θερμοκηπίου. Τέλος, η επιφάνεια της γης εκτρέπει μέρος της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα με το αλμπέδο κάθε τύπου εδάφους. Μετά το πείραμα που δημιούργησε ο Tyndall το 1859, κατάφερε να ανακαλύψει το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
Μεταβλητές που επηρεάζουν το εφέ Tyndall
Όπως αναφέραμε προηγουμένως, το φαινόμενο Tyndall δεν είναι τίποτα περισσότερο από τη σκέδαση του φωτός που συμβαίνει όταν μια ακτίνα φωτός διέρχεται από ένα κολλοειδές. Αυτό το κολλοειδές είναι μεμονωμένα αιωρούμενα σωματίδια που είναι υπεύθυνα για τη διασπορά και την ανάκλαση μακρών, καθιστώντας τα ορατά. Οι μεταβλητές που επηρεάζουν το φαινόμενο Tyndall είναι η συχνότητα του φωτός και η πυκνότητα των σωματιδίων. Η ποσότητα της σκέδασης που μπορεί να φανεί σε αυτόν τον τύπο εφέ εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τις τιμές της συχνότητας του φωτός και της πυκνότητας των σωματιδίων.
Όπως και με τη σκέδαση Rayleigh, το μπλε φως τείνει να διασκορπίζεται πιο έντονα από το κόκκινο φως, επειδή έχουν μικρότερο μήκος κύματος. Ένας άλλος τρόπος να το δούμε είναι ότι υπάρχει μεγαλύτερο μήκος κύματος που μεταδίδεται, ενώ ένα μικρότερο αντανακλάται από τη σκέδαση. Η άλλη μεταβλητή που επηρεάζει είναι το μέγεθος των σωματιδίων. Αυτό διακρίνει ένα κολλοειδές από μια πραγματική λύση. Για ένα μείγμα τύπου κολλοειδούς, τα σωματίδια που βρίσκονται σε εναιώρημα πρέπει να έχουν κατά προσέγγιση μέγεθος στο εύρος μεταξύ 1-1000 νανόμετρων σε διάμετρο.
Ας δούμε μερικά από τα κύρια παραδείγματα όπου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το εφέ Tyndall:
- Όταν Ανάβουμε το φανάρι σε ένα ποτήρι γάλα μπορούμε να δούμε το φαινόμενο Tyndall. Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε αποβουτυρωμένο γάλα ή να αραιώνετε το γάλα με λίγο νερό, έτσι ώστε να φαίνεται το αποτέλεσμα των κολλοειδών σωματιδίων στη φωτεινή δέσμη.
- Ένα άλλο παράδειγμα είναι αυτό της σκέδασης μπλε φωτός και μπορεί να φανεί στο μπλε χρώμα του καπνού από μοτοσικλέτες ή δίχρονους κινητήρες.
- Η ορατή δέσμη προβολέων στην ομίχλη μπορεί να κάνει ορατά τα σωματίδια του πλωτού νερού.
- Αυτό το εφέ χρησιμοποιείται εμπορικές και εργαστηριακές ρυθμίσεις προκειμένου να προσδιοριστεί το μέγεθος των σωματιδίων αερολύματος.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το εφέ Tyndall.