光路可见吗?

来源 :军事文摘·科学少年 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijun21
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  当我们去电影院看电影时,会发现电影放映室投射在屏幕上形成光柱;在黑暗中,探照灯会发出炫目光束;清晨,在茂密的树林中,我们也常常可以看到从枝叶间透过的一道道光束。大家有没有这样一个疑问:为什么我们可以在这些场合轻易地看见光束呢?为什么在家里的灯光下就看不到光束了呢?在中国科学技术馆二层探索与发现展厅“物质之妙”展区,就有一件展品叫“光路可见吗?”,将为你解答这个疑问。
  在圆形的展台滑轨上放置着三个玻璃器皿展品,里面装有不同的物质。台面上有激光发射按钮,当按下按钮,激光发射装置启动,激光笔直地射向发射源对面的实体磨砂不透明挡板。此时,若用手推动玻璃罐在轨道上移動,就可以看到一个玻璃器皿里的光路可见,而另外两个玻璃器皿里光路不可见的奇妙现象。
  这种现象就叫做丁达尔现象,即当一束光线透过胶体(胶体是一种均匀混合物,含有两种不同状态的物质,一种分散,另一种连续,分散的一部分由微小的粒子或液滴所组成),从入射的垂直方向可以观察到胶体里出现一条光亮的“通路”。
  光在传播的过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射。而丁达尔现象就是光的散射现象。由于胶体溶液里的粒子大小一般不超过100纳米,小于可见光波(400~700纳米),因此,当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。而对于纯粹的溶液,虽然分子或离子更小,但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱,因此,纯粹的溶液对光的散射作用很微弱。由此可见,丁达尔现象可以用来区分胶体和溶液。
  “光路可见吗?”这件展品的玻璃器皿里分别盛放了氯化钠溶液、硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体,根据上述原理,只有盛有氢氧化铁胶体的玻璃罐中的光路是可见的。
  回到文章开头的问题,清晨在茂密的树林中看到的从枝叶间透过的一道道光柱,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。
  (本栏目合作单位:中国科学技术馆)
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