• … A început să se gândească ce era ce.
• Aparent, lumina se teme de chin.
• Deci faina este perfecta
• Pentru ca unda să difracteze!
• Tot felul de praf, suspensie și turbiditate
• Un fascicul de lumină se poate prăbuși...
• Din „Oda lui Tyndall” (E.Nickelsparg)

Elementul „AIR”

Un măr a căzut pe Newton, chinezii au admirat picăturile de pe florile de lotus, iar John Tyndall, mergând probabil prin pădure, a observat un con de lumină. Basm? Pot fi. Dar în onoarea ultimului erou este numit unul dintre cele mai frumoase efecte ale lumii noastre - efectul Tyndall. De ce este frumos - judecă singur!

Acesta este un efect optic care apare atunci când un fascicul de lumină trece printr-un mediu optic neomogen. De obicei observat ca un con luminos vizibil pe un fundal întunecat. Ce este un mediu optic neomogen? În acest caz, praful sau fumul, care este format din particule coloidale care formează aerosoli. Dimensiunea particulelor nu contează, deoarece chiar și nanoparticulele din atmosferă, fie că este vorba de particule de sare de mare sau de praf vulcanic, pot provoca un spectacol atât de frumos. Studiind lumina, Tyndall este pe bună dreptate fondatorul comunicațiilor prin fibră optică, care au devenit deja vitale în viața noastră de zi cu zi, care în lumea modernă a fost îmbunătățită la nanonivel.

Elementul „APA”

Aruncă o privire la soluțiile prezentate în figură. În exterior, ele par aproape identice: incolore și transparente. Cu toate acestea, există un „dar”: fasciculul laser trece nestingherit prin sticla dreaptă, dar este puternic împrăștiată în sticla stângă, lăsând o urmă roșie. Care este secretul?

În paharul din dreapta există apă obișnuită, dar în cel din stânga există o soluție coloidală de argint. Spre deosebire de o soluție obișnuită sau, așa cum spun chimiștii, o soluție „adevărată”, o soluție coloidală nu conține molecule sau ioni ai unei substanțe dizolvate, ci particulele sale cele mai mici. Cu toate acestea, chiar și cele mai mici nanoparticule pot împrăștia lumina. Acesta este efectul Tyndall.

Care ar trebui să fie dimensiunea particulelor pentru ca soluția lor să fie numită „coloidală”? În diverse manuale, se sugerează că particulele a căror dimensiune variază de la 1 nm la 100 nm, de la 1 nm la 200 nm, de la 1 nm la 1 micron sunt considerate coloidale. Cu toate acestea, clasificarea dimensiunilor, ca oricare alta, este foarte condiționată. Efectul Tyndall în mediile lichide este utilizat, de exemplu, pentru a evalua calitatea vinului. Pentru a evalua claritatea vinurilor, un pahar de vin este ușor înclinat și plasat între sursa de lumină și ochi, dar nu în linie. Gradul de transparență este determinat nu de trecerea razelor prin vin, ci de reflectarea lor din particulele în suspensie chiar și de dimensiunea nanometrică! (efect Tyndall). Pentru a caracteriza gradul de transparență, se utilizează o scară verbală, care include definiții precum „opal ușor”, „opalescent”, „plictisitor, cu opalescență semnificativă”. Un număr de metode optice pentru determinarea dimensiunii, formei și concentrației particulelor coloidale se bazează pe efectul Tyndall.

„Deși particulele nanocoloidale sunt atât de mici încât nu pot fi observate cu un microscop optic, conținutul lor într-o soluție coloidală de platină-argint a fost dovedit prin utilizarea unui fascicul laser îndreptat în soluția coloidală și observând efectul Tyndall, adică. împrăștierea luminii și strălucirea strălucitoare a fasciculului de lumină”, din adnotarea cosmeticelor Noadada (Japonia).

Elementul „Pământ”

Conceptul de „opalescență” este, de asemenea, direct legat de John Tyndall. OPAL este o piatră prețioasă, din jocul de lumină din care provine termenul opalescență, denotă un tip special de împrăștiere a radiațiilor caracteristic doar acestui cristal.

Iată cum a descris Pliniu opalul: „Focul opalului este asemănător cu focul unui carbuncle, doar mai moale și mai blând, în timp ce strălucește violet ca un ametist și verdele mării ca un smarald; totul se îmbină într-o splendoare de neimaginat, sclipitor. Farmecul și frumusețea de neimaginat a pietrei i-au câștigat de la mulți numele „paideros” - „dragoste de tineret”. Este al doilea după smarald.”

Opalul conține particule sferice de silice cu diametrul de 150-450 nanometri, care, la rândul lor, sunt compuse din mici globule cu diametrul de 50-100 nanometri, dispuse în straturi concentrice sau aleatoriu. Ele formează o ambalare destul de ordonată (structura pseudocristalină a opalului). Sferele acționează ca o rețea de difracție tridimensională, provocând o împrăștiere caracteristică a luminii - opalescență. Astfel, opalul este un cristal fotonic natural. Superlaticele clusterului opal a servit drept prototip pentru crearea de cristale fotonice artificiale. De exemplu, într-una dintre primele lucrări privind sinteza cristalelor fotonice, realizată la Institutul Fizico-Tehnic (Sankt. Petersburg) și la Universitatea de Stat din Moscova în 1996, a fost creată o tehnologie pentru producerea de opali sintetici perfecti din punct de vedere optic pe baza microscopică. sfere de dioxid de siliciu. Tehnologia a făcut posibilă variarea parametrilor opalelor sintetice: diametrul sferei, porozitatea, indicele de refracție.

În opal, rețelele formate din sfere strâns împachetate de dioxid de siliciu conțin goluri, ocupând până la 25% din volumul total al cristalului, care pot fi umplute cu substanțe de alt tip. Schimbarea proprietăților optice ale opalului la umplerea golurilor cu apă era deja cunoscută de oamenii de știință din lumea antică: o varietate foarte rară de opal - hidrofan (hidrofan), în rusă veche - lumina apei, devine transparent atunci când este scufundat în apă. În evoluțiile moderne, această proprietate a unui cristal fotonic este folosită pentru a crea un comutator de lumină - un tranzistor optic.

Elementul „FOC”

Deținând un talent rar ca lector și o abilitate extraordinară ca experimentator, Tyndall a adus „SCANTEIA” cunoașterii maselor. Tyndall a creat o eră cu prelegerile sale populare despre fizică și poate fi considerat, pe bună dreptate, părintele prelegerii populare moderne. Prelegerile sale au fost pentru prima dată însoțite de experimente strălucitoare și variate, care sunt acum incluse în cursul de bază al fizicii; toți popularizatorii ulterioare ai fizicii au mers pe urmele lui Tyndall. El a scris: „Pentru a vedea imaginea în ansamblu, creatorul ei trebuie să se distanțeze de ea, iar pentru a evalua realizările științifice generale ale oricărei epoci, este indicat să luăm punctul de vedere al celei ulterioare. ” Aș vrea să închei cu o poezie pe care am scris-o pe tema luminii și vieții:

• Mergeți pe tăișul unui cuțit
• Stând pe vârful acului
• Acolo unde forța macro nu este importantă
• Comparativ cu puterea valului.
• Acolo unde gravitația este slabă
• Dacă ești ușor ca o încărcare,
• Doar câmpuri variabile
• Te vor lansa ca o rachetă.
• Lumini de interferență
• Ei ard cu aurora boreală.
• Și ca pâraiele de primăvară
• Acuzațiile sunt rapide și grăbite.
• Poate această lume a minunilor
• Nu se vede pentru ochiul meu,
• Dar el este baza tuturor substanțelor,
• Ceea ce înseamnă că trăiesc în ea!

Efectul Tyndall, Tyndall împrăștiere(Engleză) Efectul Tyndall) - efect optic, împrăștiere a luminii atunci când un fascicul de lumină trece printr-un mediu optic neomogen. De obicei observat ca un con luminos ( con Tyndall), vizibil pe un fundal întunecat.

Efectul Tyndall este numit după John Tyndall, care l-a descoperit.

Vezi si

Scrieți o recenzie a articolului „Efectul Tyndall”

Legături

Extras care descrie efectul Tyndall

— Bine, bine, îmi vei spune mai târziu, spuse prințesa Marya roșind.
— Lasă-mă să o întreb, spuse Pierre. - Ai văzut tu însuți? - el a intrebat.
- De ce, părinte, tu însuți ai fost onorat. Există o astfel de strălucire pe față, ca o lumină cerească, și din obrazul mamei mele tot picură și picură...
— Dar aceasta este o înșelăciune, spuse naiv Pierre, care l-a ascultat cu atenție pe rătăcitor.
- O, părinte, ce spui! - spuse Pelageyushka cu groază, întorcându-se către Prințesa Marya pentru protecție.
„Ei înșală oamenii”, a repetat el.
- Doamne Iisuse Hristoase! – spuse rătăcitorul făcându-și cruce. - O, nu-mi spune, tată. Așa că un anaral nu a crezut, a spus: „călugării înșală” și, după cum a spus, a orb. Și a visat că mama lui Pechersk a venit la el și i-a spus: „Aveți încredere în mine, vă voi vindeca”. Așa că a început să întrebe: ia-mă și du-mă la ea. Vă spun adevărul adevărat, l-am văzut și eu. L-au adus orb direct la ea, el s-a sus, a căzut și a zis: „Vindecă-te! „Îți voi da”, spune el, „ceea ce ți-a dat regele”. Eu însumi l-am văzut, tată, steaua era încorporată în ea. Ei bine, mi-am primit vederea! Este un păcat să spui asta. „Dumnezeu va pedepsi”, i se adresa ea instructiv lui Pierre.
- Cum a ajuns vedeta în imagine? întrebă Pierre.
- Ai făcut-o pe mama ta general? – spuse prințul Andrei zâmbind.

Textul lucrării este postat fără imagini și formule.
Versiunea completă a lucrării este disponibilă în fila „Fișiere de lucru” în format PDF

Introducere

Fiecare dintre noi, în viața noastră de zi cu zi, s-a confruntat de mai multe ori și se confruntă cu fenomene obișnuite pe de o parte, dar în același timp uimitoare pe de altă parte, fără să ne gândim deloc la ce fenomene fizice remarcabile avem de-a face.

În viitor, aș dori să-mi conectez viața cu o astfel de știință precum fizica, așa că sunt deja interesat de orice întrebări pe acest subiect și am ales unul dintre efectele optice ca subiect de cercetare.

Până în prezent, există lucrări dedicate efectelor optice, în special efectul Tyndall. Cu toate acestea, am decis să studiez acest subiect realizând un experiment pe cont propriu.

De ce observăm rezultate diferite când trecem lumină de diferite culori spectrale prin sticlă tulbure, aer fumuriu sau o soluție de amidon? De ce ceața groasă sau norii cumuluși ne par albi, iar ceața de la incendiile de pădure pare albăstrui-violet. Să încercăm să explicăm aceste fenomene.

Obiectivul proiectului:

detecta coloizii folosind efectul Tyndall;

investigați influența factorilor care determină trecerea unui fascicul de lumină printr-o soluție coloidală.

Obiectivele cercetării:

studiul influenței lungimii de undă asupra implementării efectului Tyndall;

studiul influenței dimensiunii particulelor asupra implementării efectului Tyndall;

studiul influenței concentrației particulelor asupra implementării efectului Tyndall;

căutarea de informații suplimentare despre efectul Tyndall;

generalizarea cunoștințelor dobândite.

Efectul Tyndall

Refracția luminii, reflexia, dispersia, interferența, difracția și multe altele: efectele optice sunt peste tot în jurul nostru. Unul dintre ele este efectul Tyndall, descoperit de fizicianul englez John Tyndall.

John Tyndall - inspector, Faraday Fellow, Director al Royal Institution din Londra, glaciolog și optician, acustician și specialist în magnetism. Numele lui a dat numele unui crater de pe Lună, un ghețar din Chile și un efect optic interesant.

Efectul Tyndall este strălucirea unui mediu optic neomogen datorită împrăștierii luminii care trece prin acesta. Acest fenomen este cauzat de difracția luminii pe particule individuale sau elemente de neomogenitate ale mediului, a căror dimensiune este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii împrăștiate.

Ce este un mediu eterogen? Un mediu neomogen este un mediu caracterizat printr-un indice de refracție variabil. Acestea. n ≠const.

Ce trăsătură caracteristică a acestui efect poate fi identificată? Efectul Tyndall este caracteristic sistemelor coloidale (sisteme în care o substanță sub formă de particule de diferite dimensiuni este distribuită într-o alta. De exemplu, hidrosoli, fum de tutun, ceață, gel etc.) cu o concentrație scăzută de particule având o indicele de refracție diferit de cel de refracție al mediului. Se observă de obicei ca un con de lumină pe un fundal întunecat (con Tyndall) atunci când un fascicul de lumină focalizat este trecut din lateral printr-un vas de sticlă cu pereți plani-paraleli umpluți cu o soluție coloidală. (Soluțiile coloidale sunt sisteme cu două faze foarte dispersate, constând dintr-un mediu de dispersie și o fază dispersată, dimensiunile particulelor liniare ale acesteia din urmă variind de la 1 la 100 nm).

Efectul Tyndall este în esență același cu opalescența (o creștere bruscă a împrăștierii luminii). Dar, în mod tradițional, primul termen se referă la împrăștierea intensă a luminii într-un spațiu limitat de-a lungul traseului fasciculului, iar al doilea la împrăștierea slabă a luminii de către întregul volum al obiectului observat.

Lucrări experimentale

Folosind o tehnică simplă, vom vedea cum efectul Tyndall poate fi folosit pentru a detecta sistemele coloidale din lichide.

Materiale: 2 recipiente de sticlă cu capace, o sursă de lumină direcțională (de exemplu, un indicator laser), sare de masă, o soluție de surfactant (de exemplu, detergent lichid), 1 ou de găină, o soluție diluată de acid clorhidric.

Realizarea experimentului:

Turnați apă într-un recipient de sticlă și dizolvați complet puțină sare de masă în el.

Iluminăm sticla cu soluția rezultată din lateral cu un fascicul îngust de lumină (rascicul unui indicator laser). Deoarece sarea s-a dizolvat complet, nu se observă niciun efect vizibil.

Experimentați cu material biologic:

Se dizolvă proteina din pui în aproximativ 300 ml de soluție de sare 1%.

Iluminăm soluția rezultată cu un fascicul îngust de lumină. Dacă priviți sticla din lateral, o dungă luminoasă strălucitoare este vizibilă pe calea fasciculului - aspectul efectului Tyndall.

Apoi adăugați o soluție diluată de acid clorhidric la soluția de proteine. Proteina se va coagula (denatura) pentru a forma un precipitat albicios. În partea de sus a sticlei, fasciculul de lumină nu va fi din nou vizibil.

Rezultatele experimentului: Dacă direcționați un fascicul de lumină din lateral către un pahar de sticlă care conține o soluție de sare, fasciculul va fi invizibil în soluție. Dacă un fascicul de lumină este trecut printr-o sticlă cu o soluție coloidală (soluție de surfactant), acesta va fi vizibil deoarece lumina este împrăștiată de particulele coloidale.

Influența lungimii de undă, a mărimii particulelor și a concentrației asupra implementării efectului Tyndall

Lungime de undă. Deoarece undele albastre au cea mai scurtă lungime de undă din spectrul vizibil, aceste unde sunt reflectate de particule în timpul efectului Tyndall, în timp ce undele roșii mai lungi sunt împrăștiate mai puțin bine.

Dimensiunea particulelor. Dacă dimensiunea particulelor crește, acestea pot afecta împrăștierea luminii de orice lungime de undă, iar curcubeul „divizat” se pliază înapoi în lumină complet albă.

Concentrația particulelor. Intensitatea luminii împrăștiate este direct proporțională cu concentrația de particule din soluția coloidală.

Aplicarea efectului Tyndall

Metodele bazate pe efectul Tyndall pentru detectarea, determinarea dimensiunii și concentrației particulelor coloidale sunt utilizate pe scară largă în cercetarea științifică și practica industrială (de exemplu, în ultramicroscoape).

Un ultramicroscop este un instrument optic pentru detectarea particulelor mici (coloidale) ale căror dimensiuni sunt mai mici decât limita de rezoluție a microscoapelor ușoare convenționale. Capacitatea de a detecta astfel de particule folosind un ultramicroscop se datorează difracției luminii de către acestea datorită efectului Tyndall. Sub iluminare laterală puternică, fiecare particulă din ultramicroscop este marcată de observator ca un punct luminos (punct de difracție luminoasă) pe un fundal întunecat. Datorită difracției pe cele mai mici particule, există foarte puțină lumină, așa că într-un ultramicroscop, de regulă, se folosesc surse de lumină puternice.

În funcție de intensitatea iluminării, lungimea undei luminoase, diferența de indici de refracție ai particulei și a mediului, pot fi detectate particule cu dimensiuni cuprinse între 20-50 nm și 1-5 microni. Este imposibil să se determine dimensiunea, forma și structura adevărată a particulelor din punctele de difracție. Un ultramicroscop nu oferă imagini optice ale obiectelor studiate. Cu toate acestea, folosind un ultramicroscop, este posibil să se determine prezența și concentrația numerică a particulelor, să se studieze mișcarea acestora și, de asemenea, să se calculeze dimensiunea medie a particulelor dacă sunt cunoscute concentrația și densitatea lor în greutate.

Ultramicroscoapele sunt folosite în studiul sistemelor dispersate pentru a controla puritatea aerului atmosferic. Apă, gradul de contaminare a mediului optic transparent cu incluziuni străine.

Concluzie

În timpul cercetărilor mele, am învățat multe despre efectele optice, în special despre efectul Tyndall. Această lucrare m-a ajutat să arunc o privire nouă asupra câtorva ramuri ale fizicii și asupra lumii noastre minunate în ansamblu.

Pe lângă aspectele discutate în această lucrare, în opinia mea, ar fi interesant să studiem posibilitățile de aplicare practică mai largă a efectului Tyndall.

În ceea ce privește scopul studiului, acesta poate fi util și interesant pentru elevii de școală care sunt interesați de optică, precum și pentru oricine este interesat de fizică și diverse tipuri de experimente.

Bibliografie

Gavronskaya Yu.Yu. Chimie coloidală: manual. SPb.: Editura Universității Pedagogice de Stat Ruse care poartă numele. A. I. Herzen, 2007. - 267 p.

Noul Dicționar Politehnic.- M.: Marea Enciclopedie Rusă, 2000. - .20 p. , 231 p. , 460 p.

Ghid pentru efectuarea experimentelor pentru „NanoSchoolBox”. NanoBioNet e.V/ Scince Park Traducere INT.

https://indicator.ru/article/2016/12/04/istoriya-nauki-chelovek-rasseyanie.

http://kf.info.urfu.ru/fileadmin/user_upload/site_62_6389/pdf/FiHNS_proceedings.pdf

http://www.ngpedia.ru/id623274p1.html

Apariția unui con luminos pe un fundal întunecat atunci când lumina este împrăștiată într-un mediu tulbure cu dimensiuni ale particulelor cu un ordin de mărime mai mici decât lungimea de undă a luminii

Animaţie

Descriere

Efectul Tyndall este strălucirea unui mediu optic neomogen datorită împrăștierii luminii care trece prin acesta. Este cauzată de difracția luminii pe particule individuale sau elemente de eterogenitate structurală ale mediului, a căror dimensiune este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii împrăștiate. Caracteristic sistemelor coloidale (de exemplu, hidrosoli, fum de tutun) cu o concentrație scăzută de particule de fază dispersată având un indice de refracție diferit de indicele de refracție al mediului de dispersie. Se observă de obicei ca un con de lumină pe un fundal întunecat (con Tyndall) atunci când un fascicul de lumină focalizat este trecut din lateral printr-o cuvă de sticlă cu pereți plani-paraleli umpluți cu o soluție coloidală. Componenta de undă scurtă a luminii albe (nemonocromatice) este împrăștiată de particulele coloidale mai puternic decât componenta de undă lungă, prin urmare conul Tyndall format de aceasta într-o cenușă neabsorbantă are o nuanță albastră.

Efectul Tyndall este în esență același cu opalescența. Dar, în mod tradițional, primul termen se referă la împrăștierea intensă a luminii într-un spațiu limitat de-a lungul traseului fasciculului, iar al doilea la împrăștierea slabă a luminii de către întregul volum al obiectului observat.

Efectul Tyndall este perceput de ochiul liber ca o strălucire uniformă a unei părți din volumul unui sistem de difuzare a luminii. Lumina provine din puncte individuale - puncte de difracție, clar vizibile la microscop optic cu iluminare suficient de puternică a solului diluat. Intensitatea luminii împrăștiate într-o direcție dată (la parametrii constanți ai luminii incidente) depinde de numărul de particule de împrăștiere și de dimensiunea acestora.

Caracteristici de sincronizare

Timp de inițiere (log la -12 la -6);

Durata de viață (log tc de la -12 la 15);

Timp de degradare (log td de la -12 la -6);

Timpul de dezvoltare optimă (log tk de la -9 la -7).

Diagramă:

Implementări tehnice ale efectului

Implementarea tehnică a efectului

Efectul poate fi observat cu ușurință prin trecerea unui fascicul laser cu heliu-neon printr-o soluție coloidală (pur și simplu jeleu de amidon necolorat).

Aplicarea unui efect

Metode bazate pe efectul Tyndall pentru detectarea, determinarea dimensiunii și concentrației particulelor coloidale (ultramicroscopia, nefelometria sunt utilizate pe scară largă în cercetarea științifică și practica industrială).

Exemplu. Ultramicroscop.

Un ultramicroscop este un instrument optic pentru detectarea particulelor mici (coloidale) ale căror dimensiuni sunt mai mici decât limita de rezoluție a microscoapelor ușoare convenționale. Capacitatea de a detecta astfel de particule folosind un ultramicroscop se datorează difracției luminii prin efectul Tyndall. Sub iluminare laterală puternică, fiecare particulă din ultramicroscop este marcată de observator ca un punct luminos (punct de difracție luminoasă) pe un fundal întunecat. Datorită difracției pe cele mai mici particule, există foarte puțină lumină, așa că într-un ultramicroscop, de regulă, se folosesc surse de lumină puternice. În funcție de intensitatea iluminării, lungimea undei luminoase, diferența de indici de refracție ai particulei și a mediului, pot fi detectate particule cu dimensiuni cuprinse între 20-50 nm și 1-5 microni. Este imposibil să se determine dimensiunea, forma și structura adevărată a particulelor din punctele de difracție. Un ultramicroscop nu oferă imagini optice ale obiectelor studiate. Cu toate acestea, folosind un ultramicroscop, este posibil să se determine prezența și concentrația numerică a particulelor, să se studieze mișcarea acestora și, de asemenea, să se calculeze dimensiunea medie a particulelor dacă sunt cunoscute concentrația și densitatea lor în greutate.

În schema unui ultramicroscop cu fantă (Fig. 1a), sistemul studiat este nemișcat.

Schema schematică a unui microscop cu fantă

Orez. 1a

Cuva 5 cu obiectul studiat este iluminată de o sursă de lumină 1 (2 - condensator, 4 - lentilă de iluminare) printr-o fantă dreptunghiulară îngustă 3, a cărei imagine este proiectată în zona de observare. Prin ocularul microscopului de observație 6, sunt vizibile puncte luminoase ale particulelor situate în planul imaginii al fantei. Deasupra și dedesubtul zonei iluminate, prezența particulelor nu este detectată.

Într-un ultramicroscop în flux (Fig. 1b), particulele studiate se deplasează de-a lungul tubului spre ochiul observatorului.

Schema schematică a unui microscop cu flux

Orez. 1b

Pe măsură ce traversează zona de iluminare, ele sunt înregistrate ca blițuri strălucitoare vizual sau folosind un dispozitiv fotometric. Prin ajustarea luminozității de iluminare a particulelor observate cu o pană fotometrică mobilă 7, este posibilă selectarea pentru înregistrare a particulelor a căror dimensiune depășește o limită dată. Folosind un ultramicroscop modern cu flux cu o sursă de lumină laser și un sistem optic-electronic de înregistrare a particulelor, se determină concentrația particulelor în aerosoli în intervalul de la 1 la 109 particule pe 1 cm3 și se găsesc și funcții de distribuție a dimensiunii particulelor.

Răspândirea luminii. Din punct de vedere clasic, împrăștierea luminii este aceea

Undele electromagnetice care trec prin materie provoacă vibrații ale electronilor în atomi. Explicație: dacă dimensiunea particulei este mică, atunci producția de electroni

vibrațiile forțate în atomi sunt echivalente cu un dipol oscilant. Acest dipol oscilează cu frecvența undei luminoase incidente pe el. Prin urmare, partea cu undă scurtă a spectrului este împrăștiată mult mai intens decât partea cu undă lungă. Lumina albastră este împrăștiată de aproape 5 ori mai intens decât lumina roșie. Prin urmare, lumina împrăștiată este albastră, iar lumina transmisă este roșiatică. La altitudini foarte mari (sute de kilometri) concentrația de molecule atmosferice este foarte mică, împrăștierea practic dispare, cerul ar trebui să apară negru, iar stelele sunt vizibile în prezența Soarelui. În timpul zborurilor spațiale, toate aceste predicții au fost complet confirmate.

Legea Rayleigh-Jeans este legea radiației pentru densitatea de radiație de echilibru a unui corp absolut negru și pentru emisivitatea unui corp absolut negru.

Efectul Tyndall, efectul Tyndall - efect optic, împrăștierea luminii atunci când un fascicul de lumină trece printr-un mediu optic neomogen. Observat de obicei ca un con luminos (con Tyndall) vizibil pe un fundal întunecat.

Caracteristică soluțiilor sistemelor coloidale (de exemplu, soluri, metale, latexuri diluate, fum de tutun), în care particulele și mediul lor diferă ca indice de refracție.

Nefelometria este o metodă de studiu și analiză a unei substanțe bazată pe intensitatea fluxului luminos împrăștiat de particulele în suspensie ale acestei substanțe.

Esența metodei

Intensitatea fluxului de lumină împrăștiată depinde de mulți factori, în special de concentrația de particule din proba analizată. Volumul particulelor care împrăștie lumina este de mare importanță în nefelometrie. O cerință importantă pentru reacțiile utilizate în nefelometrie este ca produsul de reacție să fie practic insolubil și să fie o suspensie (suspensie). Pentru a menține particulele solide în suspensie, diverși stabilizatori (de exemplu, gelatina) sunt utilizați pentru a preveni coagularea particulelor.

50. Radiația termică a corpurilor. Legile radiației corpului negru (Stephan–Boltzmann, Wien).

Există un proces nesfârșit de schimb de energie între toate corpurile naturii. Corpurile emit și absorb continuu energie. Dacă excitarea atomilor are loc ca urmare a ciocnirii lor cu alți atomi ai aceluiași corp în procesul de mișcare termică, atunci radiația electromagnetică rezultată se numește radiație termică.

Radiația termică apare la orice temperatură. În acest caz, indiferent de temperatură, corpul emite toate lungimile de undă fără excepție, adică. spectrul radiației termice este continuu și se extinde de la zero la infinit. Cu toate acestea, cu cât temperatura este mai mare, cu atât radiația de unde scurte este mai mare în spectrul radiațiilor. Procesul de emisie a undelor electromagnetice de către organism are loc simultan și independent cu absorbția acestora.

Un corp care absoarbe complet energie pe întreaga gamă de lungimi de undă, de exemplu. pentru care α = 1 se numește absolut negru (negru)

LEGEA STEPHAN-BOLZMANN. Legea deplasării lui Wien

Stefan și Boltzmann au obținut o expresie integrală pentru luminozitatea energetică a unui corp negru, care nu ia în considerare distribuția energiei pe lungimi de undă:

R = σT 4, σ este constanta Stefan-Boltzmann (σ = 5,6696·10 -8 W/(m 2 ·K 4)).

Pentru corpurile cenușii, legea lui Kirchhoff ne permite să scriem r λ = α λ ε λ , atunci pentru luminozitatea energetică a corpurilor cenușii avem: .

Analizând curbele, Wien a constatat că lungimea de undă la care scade densitatea spectrală maximă a luminozității energetice este determinată de relația: .

Aceasta este legea lui Wien, unde b = 0,28978·10 -2 m·K este constanta lui Wien.

Să determinăm valoarea lungimii de undă pentru care ε λ are o valoare maximă la o temperatură dată, pe baza relației. Conform regulilor de găsire a extremelor, aceasta va fi furnizată. Calculele arată că aceasta va avea loc dacă λ = b/T.

Din relație este clar că odată cu creșterea temperaturii, lungimea de undă la care are loc emisivitatea maximă a unui corp absolut negru se deplasează în regiunea undelor scurte. Din acest motiv, relația este cunoscută în literatura științifică și ca legea deplasării lui Wien. Această lege este valabilă și pentru corpurile gri.

Legile Stefan-Boltzmann și Wien fac posibilă determinarea temperaturilor lor pe baza măsurătorilor energiei emise de un corp. Această ramură a fizicii se numește pirometrie optică.