丁达尔效应

光的散射现象

丁达尔效应（Tyndall effect，又称丁达尔现象）是胶体分散系的一种重要的光学性质，广泛用于胶体鉴别实验。当一束光透过胶体时可以观察到胶体里出现一条明亮的“通路”，例如：激光笔照射 Fe(OH)3胶体溶液时出现的光路、雾中汽车大灯前明亮的光路等。这类现象被称作丁达尔效应。

效应介绍

命名始源

英国物理学家约翰·丁达尔（John Tyndall，1820～1893年），1869年，约翰·丁达尔发现，当光通过胶体时，从垂直入射光的方向可以观察到一条光的通路，即丁达尔效应。这条光亮的“通路”是由于胶体粒子对光的散射形成的。丁达尔效应是区分胶体和溶液的一种常用物理方法。

产生原因

丁达尔效应是胶体特有的性质, 而这种特性来源于胶体分散相中尺寸约 1～100 nm 的粒子。

“丁达尔效应”，即当光传播途中遇到微粒时，由于光波的波长大于微粒尺度而发生的散射现象，而且光的波长越接近微粒的尺度则散射现象越明显，原因在于微粒的尺度越小，即体积越小，会使得散射光的强度急剧降低，从而光路也不能明显地被观察到。

当光束透过微粒直径为1～100nm的胶体时，从垂直于入射光的方向观察，可以看到胶体中出现１条光亮的“通路”，这条“通路”的形成是由于溶胶粒子一般不超过100nm，小于可见光波长（400～700nm），从而当可见光透过溶胶时产生丁达尔效应。而对于溶液，由于分子或离子粒径更小，且散射光的强度会随散射粒子体积的减小而明显减弱，从而几乎不会产生丁达尔效应。

实际应用

丁达尔效应是区分胶体与溶液的一种常用物理方法。（还可以用半透膜检测）

丁达尔效应在生物医药工作方面的应用：在临床检验领域有较为广泛的研究，例如：生物试剂检测与制备，对生物分子的浓度进行快速检测；耳石症辅助诊断；输液制剂检测等。

丁达尔效应在工业生产与制造领域方面的应用：疏水材料生产；辅助芯片金属沉积；太阳能电池等。

丁达尔效应在食品安全方面的应用：雾霾检测；白酒鉴定；某些农药的残留检测等。

实验例证

丁达尔现象

传统的丁达尔效应演示实验常采用胶体和纯净水对照的方法，通过激光笔照射，对比观察有无明亮“通路”出现

1869年，丁达尔发现，若令一束汇聚的光通过溶胶，则从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是丁达尔效应。

其他分散体系（分散系）产生的这种现象远不如胶体显著，因此，丁达尔效应实际上成为判别胶体与真溶液的最简便的方法。如图1所示为Fe(OH)3 【氢氧化铁胶体】（上图）与CuSO4【硫酸铜溶液】（下图）的区别。

可见光的波长约在400～700nm之间，当光线射入分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射，可能发生以下三种情况：

（1）当光束通过粗分散体系，由于分散质的粒子大于入射光的波长，主要发生反射或折射现象，使体系呈现混浊。

（2）当光线通过胶体溶液，由于分散质粒子的直径一般在1～100nm之间，小于入射光的波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱，出现丁达尔现象。

（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。

胶体现象

1869年，英国科学家约翰·丁达尔发现了丁达尔现象。丁达尔现象是胶体中分散质微粒对可见光（波长为400~700nm）散射而形成的。它在实验室里可用于胶体与溶液的鉴别。

光射到微粒上可以发生两种情况，一是当微粒直径大于入射光波长很多倍时，发生光的反射；二是微粒直径小于入射光的波长时，发生光的散射，散射出来的光称为乳光。散射光的强度，还随着微粒浓度增大而增加，因此进行实验时，胶体浓度不要太稀。

暗室现象

在暗室中，让一束平行光线通过肉眼看来完全透明的胶体，从垂直于光束的方向，可以观察到浑浊发亮的光柱，其中有微粒闪烁，该现象称为丁达尔效应。在胶体中分散质粒子直径比可见光波长要短，入射光的电磁波使颗粒中的电子做与入射光波同频率的强迫振动，致使颗粒本身像一个新光源一样，向各方向发出与入射光同频率的光波。丁达尔效应就是粒子对光散射（光波偏离原来方向而发散传播）作用的结果，如黑夜中看到的探照灯的光束、晴天时天空中的蓝色，都是粒子对光的散射作用。根据散射光强的规律和溶胶粒子的特点，只有溶胶具有较强的光散射现象，故丁达尔现象常被认为是胶体体系的特征现象。

树林现象

清晨，在茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱，类似于这种自然界现象，也是丁达尔现象。这是因为云、雾、烟尘也是胶体，只是这些胶体的分散剂是空气，分散质是微小的尘埃或液滴。

耶稣光

摄影界有人将丁达尔效应趣称为“耶稣光”，耶稣光即丁达尔效应的形成是靠雾气或是大气中的灰尘：当太阳照射下来投射在上面时，就可以明显看出光线的线条；加上太阳是大面积的光线，所以投射下来的通常不会只是一点点，而是一整片的壮阔画面。

现象实例

2015年8月7日傍晚，受2015年第13号台风“苏迪罗”外围云系影响，福州市西面出现美丽的“耶稣光”。

2023年5月16日清晨，雨后的凉山州西昌市邛海国家湿地公园上空出现“丁达尔效应”。

2023年8月10日，重庆，日出时分，南川区大观镇铁桥村上空出现丁达尔效应。

2024年11月12日，辽宁沈阳现万米丁达尔效应。

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