• … Začal rozmýšľať, čo je čo.
• Svetlo sa zrejme bojí múk.
• Múka je teda dokonalá
• Aby sa vlna difraktovala!
• Všetky druhy prachu, suspenzie a zákalu
• Lúč svetla sa môže zrútiť...
• Od „Ódy na Tyndalla“ (E.Nickelsparg)

prvok "VZDUCH"

Na Newtona padlo jablko, Číňania obdivovali kvapky na lotosových kvetoch a John Tyndall, ktorý sa pravdepodobne prechádzal po lese, zbadal kužeľ svetla. Rozprávka? Možno. Ale práve na počesť posledného hrdinu je pomenovaný jeden z najkrajších efektov nášho sveta – Tyndallov efekt. Prečo je to krásne - posúďte sami!

Ide o optický efekt, ktorý vzniká pri prechode svetelného lúča cez opticky nehomogénne médium. Typicky sa pozoruje ako svetelný kužeľ viditeľný na tmavom pozadí. Čo je to opticky nehomogénne médium? V tomto prípade prach alebo dym, ktorý je tvorený koloidnými časticami, ktoré tvoria aerosóly. Na veľkosti častíc nezáleží, pretože aj nanočastice v atmosfére, či už sú to čiastočky morskej soli alebo sopečného prachu, môžu spôsobiť takúto krásnu podívanú. Pri štúdiu svetla je Tyndall právom zakladateľom optických komunikácií, ktoré sa už stali životne dôležitými v našom každodennom živote, ktorý sa v modernom svete zlepšil na nanoúroveň.

Prvok "VODA"

Pozrite sa na riešenia zobrazené na obrázku. Navonok vyzerajú takmer identicky: bezfarebné a priehľadné. Je tu však jedno „ale“: laserový lúč prechádza bez prekážok cez pravé sklo, ale je silne rozptýlený v ľavom skle a zanecháva červenú stopu. Aké je to tajomstvo?

V pravom pohári je obyčajná voda, ale v ľavom je koloidný roztok striebra. Na rozdiel od bežného alebo, ako hovoria chemici, „skutočného“ roztoku, koloidný roztok neobsahuje molekuly alebo ióny rozpustenej látky, ale jej najmenšie častice. Svetlo však dokážu rozptyľovať aj tie najmenšie nanočastice. Toto je Tyndallov efekt.

Aká by mala byť veľkosť častíc, aby sa ich roztok mohol nazývať „koloidný“? V rôznych učebniciach sa navrhuje, aby sa častice, ktorých veľkosť sa pohybuje od 1 nm do 100 nm, od 1 nm do 200 nm, od 1 nm do 1 mikrónu, považovali za koloidné. Klasifikácia veľkostí, ako každá iná, je však veľmi podmienená. Tyndallov efekt v tekutých médiách sa využíva napríklad na hodnotenie kvality vína. Na posúdenie čírosti vín sa pohár s vínom mierne nakloní a umiestni medzi zdroj svetla a oko, ale nie v jednej línii. Stupeň priehľadnosti nie je určený prechodom lúčov vínom, ale ich odrazom od suspendovaných častíc aj nanometrovej veľkosti! (Tyndallov efekt). Na charakterizáciu stupňa transparentnosti sa používa verbálna stupnica, ktorá zahŕňa také definície ako „svetlý opál“, „opalescentný“, „matný, s výraznou opalescenciou“. Množstvo optických metód na určenie veľkosti, tvaru a koncentrácie koloidných častíc je založených na Tyndallovom jave.

„Nanokoloidné častice sú síce také malé, že ich nemožno pozorovať optickým mikroskopom, no ich obsah v platino-striebornom koloidnom roztoku bol dokázaný použitím laserového lúča nasmerovaného do koloidného roztoku a pozorovaním Tyndallovho efektu, t.j. rozptyl svetla a jasné vyžarovanie svetelného lúča,“ z anotácie kozmetiky Noadada (Japonsko).

prvok "ZEM"

Pojem „opalescencia“ tiež priamo súvisí s Johnom Tyndallom. OPÁL je vzácny kameň, ktorého výraz pochádza z hry svetla opalescencia, označujúci špeciálny typ rozptylu žiarenia charakteristický len pre tento kryštál.

Plínius opísal opál takto: „Opálový oheň je podobný ohňu karbunky, len jemnejší a jemnejší, pričom žiari purpurovo ako ametyst a morská zeleň ako smaragd; všetko sa spája do nepredstaviteľnej, iskrivej nádhery. Nepredstaviteľné čaro a krása kameňa si od mnohých vyslúžili názov „paideros“ – „láska mládeže“. Je na druhom mieste za smaragdom.“

Opál obsahuje sférické častice oxidu kremičitého s priemerom 150-450 nanometrov, ktoré sú zase zložené z malých guľôčok s priemerom 50-100 nanometrov, usporiadaných v sústredných vrstvách alebo náhodne. Tvoria pomerne usporiadaný obal (pseudokryštalická štruktúra opálu). Guľôčky fungujú ako trojrozmerná difrakčná mriežka spôsobujúca charakteristický rozptyl svetla – opalescenciu. Opál je teda prírodný fotonický kryštál. Supermriežka opálového klastra slúžila ako prototyp na vytvorenie umelých fotonických kryštálov. Napríklad v jednej z úplne prvých prác o syntéze fotonických kryštálov, ktorá sa uskutočnila na Fyzikálno-technickom inštitúte (Petrohrad) a Moskovskej štátnej univerzite v roku 1996, bola vytvorená technológia výroby opticky dokonalých syntetických opálov na báze mikroskopických guľôčky oxidu kremičitého. Technológia umožnila meniť parametre syntetických opálov: priemer gule, pórovitosť, index lomu.

V opale obsahujú mriežky tvorené tesne uloženými guľôčkami oxidu kremičitého dutiny, ktoré zaberajú až 25 % celkového objemu kryštálu, ktoré môžu byť vyplnené látkami iného typu. Zmena optických vlastností opálov pri vypĺňaní dutín vodou bola známa už vedcom starovekého sveta: veľmi vzácna odroda opálu - hydrofán (hydrofán), v starej ruštine - vodné svetlo, po ponorení do vody sa stáva priehľadným. V modernom vývoji sa táto vlastnosť fotonického kryštálu využíva na vytvorenie svetelného spínača - optického tranzistora.

Element "OHEŇ"

Vďaka vzácnemu talentu lektora a mimoriadnym schopnostiam experimentátora priniesol Tyndall „ISKRU“ vedomostí masám. Tyndall vytvoril éru svojimi populárnymi prednáškami o fyzike a možno ho právom považovať za otca modernej populárnej prednášky. Jeho prednášky po prvýkrát sprevádzali brilantné a rozmanité experimenty, ktoré sú dnes súčasťou základného kurzu fyziky; všetci následní popularizátori fyziky išli v Tyndallových stopách. Napísal: „Aby bolo možné vidieť obraz ako celok, jeho tvorca sa musí od neho dištancovať, a aby bolo možné zhodnotiť všeobecné vedecké úspechy akejkoľvek éry, je vhodné zaujať stanovisko k tej nasledujúcej. “ Na záver by som rád napísal báseň na tému Svetlo a život:

• Choďte po ostrí noža
• Stojac na špičke ihly
• Kde makro sila nie je dôležitá
• V porovnaní so silou vlny.
• Kde je slabá gravitácia
• Ak si ľahký ako náboj,
• Iba variabilné polia
• Vystrelia vás ako raketu.
• Rušivé svetlá
• Horia polárnou žiarou.
• A ako jarné potoky
• Poplatky sú rýchle a uponáhľané.
• Možno tento svet zázrakov
• Nevidno mojim okom,
• Ale on je základom všetkých látok,
• To znamená, že v ňom žijem!

Tyndallov efekt, Tyndallov rozptyl(Angličtina) Tyndallov efekt) - optický efekt, rozptyl svetla pri prechode svetelného lúča cez opticky nehomogénne prostredie. Zvyčajne sa pozoruje ako svetelný kužeľ ( Tyndallov kužeľ), viditeľné na tmavom pozadí.

Tyndallov efekt je pomenovaný po Johnovi Tyndallovi, ktorý ho objavil.

pozri tiež

Napíšte recenziu na článok „Tyndallov efekt“

Odkazy

Výňatok popisujúci Tyndallov efekt

"Dobre, dobre, povieš mi to neskôr," povedala princezná Marya a začervenala sa.
„Spýtam sa jej,“ povedal Pierre. -Videli ste to sami? - spýtal sa.
- Prečo, otec, ty sám si bol poctený. Na tvári je taká žiara ako nebeské svetlo a z maminho líca stále kvapká a kvapká...
"Ale toto je podvod," povedal naivne Pierre, ktorý pozorne počúval tuláka.
- Ach, otec, čo to hovoríš! - povedala Pelageyushka s hrôzou a obrátila sa na princeznú Maryu o ochranu.
„Podvádzajú ľudí,“ zopakoval.
- Pane Ježišu Kriste! – povedala tulák a prekrížila sa. - Oh, nehovor mi, otec. Takže jeden analál tomu neveril, povedal: „Mnísi klamú,“ a ako povedal, oslepol. A snívalo sa mu, že k nemu prišla matka z Pečerska a povedala: „Ver mi, uzdravím ťa. Začal sa teda pýtať: vezmi ma a odveď ma k nej. Hovorím vám skutočnú pravdu, sám som to videl. Priviedli ho slepého priamo k nej, on prišiel, spadol a povedal: „Uzdrav sa! "Dám ti," hovorí, "čo ti dal kráľ." Videl som to sám, otec, hviezda v ňom bola vložená. No, dostal som zrak! Je hriech to povedať. "Boh potrestá," poučene oslovila Pierra.
- Ako sa hviezda ocitla na obrázku? spýtal sa Pierre.
- Urobil si z mamy generálku? - povedal princ Andrej s úsmevom.

Text práce je uverejnený bez obrázkov a vzorcov.
Plná verzia diela je dostupná v záložke „Pracovné súbory“ vo formáte PDF

Úvod

Každý z nás sa v bežnom živote neraz stretol a je konfrontovaný s javmi, ktoré sú na jednej strane obyčajné, no zároveň úžasné na druhej strane, pričom sa vôbec nezamýšľa nad tým, s akými pozoruhodnými fyzikálnymi javmi máme dočinenia.

V budúcnosti by som chcel spojiť svoj život s takou vedou ako je fyzika, preto ma už teraz zaujímajú akékoľvek otázky na túto tému a ako tému svojho výskumu som si vybral jeden z optických efektov.

K dnešnému dňu existujú diela venované optickým efektom, najmä Tyndallovmu efektu. Rozhodol som sa však študovať túto tému vykonaním experimentu na vlastnej koži.

Prečo pozorujeme rozdielne výsledky pri prechode svetla rôznych spektrálnych farieb cez zakalené sklo, zadymený vzduch alebo roztok škrobu? Prečo sa nám hustá hmla alebo kupovité oblaky zdajú biele a opar z lesných požiarov modrofialový. Pokúsme sa tieto javy vysvetliť.

Cieľ projektu:

detekovať koloidy pomocou Tyndallovho efektu;

skúmať vplyv faktorov určujúcich prechod svetelného lúča cez koloidný roztok.

Ciele výskumu:

štúdium vplyvu vlnovej dĺžky na realizáciu Tyndallovho efektu;

štúdium vplyvu veľkosti častíc na realizáciu Tyndallovho efektu;

štúdium vplyvu koncentrácie častíc na realizáciu Tyndallovho efektu;

hľadanie ďalších informácií o Tyndallovom efekte;

zovšeobecňovanie získaných poznatkov.

Tyndallov efekt

Lom svetla, odraz, disperzia, interferencia, difrakcia a mnohé ďalšie: optické efekty sú všade okolo nás. Jedným z nich je Tyndallov efekt, ktorý objavil anglický fyzik John Tyndall.

John Tyndall - geodet, Faraday Fellow, riaditeľ Kráľovskej inštitúcie v Londýne, glaciológ a optik, akustik a špecialista na magnetizmus. Jeho priezvisko dalo meno kráteru na Mesiaci, ľadovcu v Čile a zaujímavému optickému efektu.

Tyndallov efekt je žiara opticky nehomogénneho média v dôsledku rozptylu svetla, ktoré ním prechádza. Tento jav je spôsobený difrakciou svetla na jednotlivých časticiach alebo prvkoch nehomogenity prostredia, ktorých veľkosť je oveľa menšia ako vlnová dĺžka rozptýleného svetla.

Čo je to heterogénne médium? Nehomogénne médium je médium charakterizované premenlivým indexom lomu. Tie. n ≠konšt.

Akú charakteristickú črtu tohto efektu možno identifikovať? Tyndallov efekt je charakteristický pre koloidné systémy (systémy, v ktorých je jedna látka vo forme častíc rôznych veľkostí distribuovaná v inej. Napríklad hydrosóly, tabakový dym, hmla, gél atď.) s nízkou koncentráciou častíc, ktoré majú napr. index lomu odlišný od indexu lomu média. Typicky sa pozoruje ako svetelný kužeľ na tmavom pozadí (Tyndallov kužeľ), keď zaostrený svetelný lúč prechádza zboku cez sklenenú nádobu s planparalelnými stenami naplnenou koloidným roztokom. (Koloidné roztoky sú vysoko disperzné dvojfázové systémy pozostávajúce z disperzného média a dispergovanej fázy, pričom lineárne veľkosti častíc dispergovanej fázy sa pohybujú od 1 do 100 nm).

Tyndallov efekt je v podstate rovnaký ako opalescencia (prudký nárast rozptylu svetla). Ale tradične sa prvým pojmom rozumie intenzívny rozptyl svetla v obmedzenom priestore pozdĺž dráhy lúča a druhým slabý rozptyl svetla celým objemom pozorovaného objektu.

Experimentálna práca

Pomocou jednoduchej techniky uvidíme, ako sa dá Tyndallov jav použiť na detekciu koloidných systémov v kvapalinách.

Materiály: 2 sklenené nádoby s vrchnákom, smerový zdroj svetla (napríklad laserové ukazovátko), kuchynská soľ, roztok povrchovo aktívnej látky (napríklad tekutý prací prostriedok), 1 kuracie vajce, zriedený roztok kyseliny chlorovodíkovej.

Vykonanie experimentu:

Nalejte vodu do sklenenej nádoby a úplne v nej rozpustite trochu kuchynskej soli.

Sklo s výsledným roztokom osvetlíme zboku úzkym lúčom svetla (lúč laserového ukazovátka). Keďže sa soľ úplne rozpustila, nepozoroval sa žiadny viditeľný účinok.

Experimentujte s biologickým materiálom:

Kurací proteín rozpustite v približne 300 ml 1% roztoku soli.

Výsledný roztok osvetlíme úzkym lúčom svetla. Ak sa pozriete na sklo zboku, v dráhe lúča je viditeľný jasný svietiaci pás - vzhľad Tyndallovho efektu.

Potom pridajte zriedený roztok kyseliny chlorovodíkovej do roztoku proteínu. Proteín sa koaguluje (denaturuje) za vzniku belavej zrazeniny. V hornej časti skla nebude svetelný lúč opäť viditeľný.

Výsledky experimentu: Ak nasmerujete lúč svetla zo strany na sklenenú kadičku obsahujúcu roztok soli, lúč bude v roztoku neviditeľný. Ak lúč svetla prechádza cez sklo s koloidným roztokom (roztok povrchovo aktívnej látky), bude viditeľný, pretože svetlo je rozptýlené koloidnými časticami.

Vplyv vlnovej dĺžky, veľkosti častíc a koncentrácie na realizáciu Tyndallovho efektu

Vlnová dĺžka. Keďže modré vlny majú najkratšiu vlnovú dĺžku vo viditeľnom spektre, práve tieto vlny sa počas Tyndallovho javu odrážajú od častíc, zatiaľ čo dlhšie červené vlny sú rozptýlené horšie.

Veľkosť častice. Ak sa veľkosť častíc zväčší, môžu ovplyvniť rozptyl svetla akejkoľvek vlnovej dĺžky a „rozštiepená“ dúha sa opäť poskladá do úplne bieleho svetla.

Koncentrácia častíc. Intenzita rozptýleného svetla je priamo úmerná koncentrácii častíc v koloidnom roztoku.

Aplikácia Tyndallovho efektu

Metódy založené na Tyndallovom efekte na detekciu, určenie veľkosti a koncentrácie koloidných častíc sú široko používané vo vedeckom výskume a priemyselnej praxi (napríklad v ultramikroskopoch).

Ultramikroskop je optický prístroj na detekciu malých (koloidných) častíc, ktorých veľkosť je menšia ako medza rozlíšenia konvenčných svetelných mikroskopov. Schopnosť detekovať takéto častice pomocou ultramikroskopu je spôsobená ich difrakciou svetla v dôsledku Tyndallovho efektu. Pri silnom bočnom osvetlení je každá častica v ultramikroskope označená pozorovateľom ako jasný bod (svetelná difrakčná škvrna) na tmavom pozadí. V dôsledku difrakcie na najmenších časticiach je veľmi málo svetla, takže v ultramikroskope sa spravidla používajú silné svetelné zdroje.

V závislosti od intenzity osvetlenia, dĺžky svetelnej vlny, rozdielu v indexoch lomu častice a média je možné detegovať častice s veľkosťou od 20-50 nm do 1-5 mikrónov. Z difrakčných škvŕn nie je možné určiť skutočnú veľkosť, tvar a štruktúru častíc. Ultramikroskop neposkytuje optické obrazy skúmaných objektov. Pomocou ultramikroskopu je však možné určiť prítomnosť a číselnú koncentráciu častíc, študovať ich pohyb a tiež vypočítať priemernú veľkosť častíc, ak je známa ich hmotnostná koncentrácia a hustota.

Ultramikroskopy sa používajú pri štúdiu rozptýlených systémov na kontrolu čistoty atmosférického vzduchu. Voda, stupeň znečistenia opticky transparentných médií cudzími inklúziami.

Záver

Počas môjho výskumu som sa naučil veľa o optických efektoch, najmä o Tyndallovom efekte. Táto práca mi pomohla znovu sa pozrieť na niektoré odvetvia fyziky a na náš úžasný svet ako celok.

Okrem aspektov rozoberaných v tejto práci by podľa mňa bolo zaujímavé preštudovať si možnosti širšej praktickej aplikácie Tyndallovho efektu.

Z hľadiska účelu štúdia môže byť užitočné a zaujímavé pre študentov škôl, ktorí sa zaujímajú o optiku, ako aj pre každého, kto sa zaujíma o fyziku a rôzne druhy experimentov.

Bibliografia

Gavronskaya Yu.Yu. Koloidná chémia: Učebnica. SPb.: Vydavateľstvo Ruskej štátnej pedagogickej univerzity pomenované po. A. I. Herzen, 2007. - 267 s.

Nový polytechnický slovník.- M.: Veľká ruská encyklopédia, 2000. - .20 s. , 231 s. , 460 s.

Sprievodca vykonávaním experimentov pre „NanoSchoolBox“. NanoBioNet e.V/ Scince Park Translation 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

Vzhľad svetelného kužeľa na tmavom pozadí, keď je svetlo rozptýlené v zakalenom prostredí s veľkosťou častíc rádovo menšou ako je vlnová dĺžka svetla

Animácia

Popis

Tyndallov efekt je žiara opticky nehomogénneho média v dôsledku rozptylu svetla, ktoré ním prechádza. Je to spôsobené difrakciou svetla na jednotlivých časticiach alebo prvkoch štruktúrnej heterogenity prostredia, ktorých veľkosť je oveľa menšia ako vlnová dĺžka rozptýleného svetla. Charakteristické pre koloidné systémy (napríklad hydrosóly, tabakový dym) s nízkou koncentráciou častíc dispergovanej fázy s indexom lomu odlišným od indexu lomu disperzného média. Typicky sa pozoruje ako svetelný kužeľ na tmavom pozadí (Tyndallov kužeľ), keď zaostrený svetelný lúč prechádza zo strany cez sklenenú kyvetu s planparalelnými stenami naplnenými koloidným roztokom. Krátkovlnnú zložku bieleho (nemonochromatického) svetla rozptyľujú koloidné častice silnejšie ako dlhovlnnú zložku, preto ňou vytvorený Tyndallov kužeľ v neabsorbujúcom popole má modrý odtieň.

Tyndallov efekt je v podstate rovnaký ako opalescencia. Ale tradične sa prvým pojmom rozumie intenzívny rozptyl svetla v obmedzenom priestore pozdĺž dráhy lúča a druhým slabý rozptyl svetla celým objemom pozorovaného objektu.

Tyndallov efekt je voľným okom vnímaný ako rovnomerná žiara nejakej časti objemu systému rozptyľujúceho svetlo. Svetlo vychádza z jednotlivých bodov - difrakčných škvŕn, dobre viditeľných pod optickým mikroskopom pri dostatočne silnom osvetlení zriedeného sólu. Intenzita svetla rozptýleného v danom smere (pri konštantných parametroch dopadajúceho svetla) závisí od počtu rozptylujúcich častíc a ich veľkosti.

Charakteristiky časovania

iniciačný čas (log do -12 až -6);

Životnosť (log tc od -12 do 15);

Doba degradácie (log td od -12 do -6);

Čas optimálneho vývoja (log tk od -9 do -7).

Diagram:

Technické implementácie efektu

Technická realizácia efektu

Účinok možno ľahko pozorovať prechodom héliovo-neónového laserového lúča cez koloidný roztok (jednoducho nezafarbené škrobové želé).

Použitie efektu

Metódy založené na Tyndallovom efekte na detekciu, určenie veľkosti a koncentrácie koloidných častíc (ultramikroskopia, nefelometria sú široko používané vo vedeckom výskume a priemyselnej praxi).

Príklad. Ultramikroskop.

Ultramikroskop je optický prístroj na detekciu malých (koloidných) častíc, ktorých veľkosť je menšia ako medza rozlíšenia konvenčných svetelných mikroskopov. Schopnosť detekovať takéto častice pomocou ultramikroskopu je spôsobená difrakciou svetla Tyndallovým efektom. Pri silnom bočnom osvetlení je každá častica v ultramikroskope označená pozorovateľom ako jasný bod (svetelná difrakčná škvrna) na tmavom pozadí. V dôsledku difrakcie na najmenších časticiach je veľmi málo svetla, takže v ultramikroskope sa spravidla používajú silné svetelné zdroje. V závislosti od intenzity osvetlenia, dĺžky svetelnej vlny, rozdielu v indexoch lomu častice a média je možné detegovať častice s veľkosťou od 20-50 nm do 1-5 mikrónov. Z difrakčných škvŕn nie je možné určiť skutočnú veľkosť, tvar a štruktúru častíc. Ultramikroskop neposkytuje optické obrazy skúmaných objektov. Pomocou ultramikroskopu je však možné určiť prítomnosť a číselnú koncentráciu častíc, študovať ich pohyb a tiež vypočítať priemernú veľkosť častíc, ak je známa ich hmotnostná koncentrácia a hustota.

V schéme štrbinového ultramikroskopu (obr. 1a) je skúmaný systém nehybný.

Schematický diagram štrbinového mikroskopu

Ryža. 1a

Kyveta 5 so skúmaným objektom je osvetlená svetelným zdrojom 1 (2 - kondenzátor, 4 - osvetľovacia šošovka) cez úzku obdĺžnikovú štrbinu 3, ktorej obraz sa premieta do pozorovacej zóny. Cez okulár pozorovacieho mikroskopu 6 sú viditeľné svetelné body častíc nachádzajúcich sa v obrazovej rovine štrbiny. Nad a pod osvetlenou oblasťou nie je detekovaná prítomnosť častíc.

V prietokovom ultramikroskope (obr. 1b) sa skúmané častice pohybujú pozdĺž trubice smerom k oku pozorovateľa.

Schematický diagram prietokového mikroskopu

Ryža. 1b

Keď prekročia zónu osvetlenia, zaznamenajú sa ako jasné záblesky vizuálne alebo pomocou fotometrického zariadenia. Nastavením jasu osvetlenia pozorovaných častíc pohyblivým fotometrickým klinom 7 je možné vybrať na registráciu častice, ktorých veľkosť presahuje daný limit. Pomocou moderného prietokového ultramikroskopu s laserovým zdrojom svetla a opticko-elektronickým systémom registrácie častíc sa zisťuje koncentrácia častíc v aerosóloch v rozsahu od 1 do 109 častíc na 1 cm3 a zisťujú sa aj funkcie distribúcie veľkosti častíc.

Rozptyl svetla. Z klasického hľadiska je to rozptyl svetla

Elektromagnetické vlny prechádzajúce hmotou spôsobujú vibrácie elektrónov v atómoch. Vysvetlenie: ak je veľkosť častíc malá, tvoria sa elektróny

vynútené vibrácie v atómoch sú ekvivalentné kmitajúcemu dipólu. Tento dipól kmitá s frekvenciou svetelnej vlny, ktorá naň dopadá. Preto je krátkovlnná časť spektra rozptýlená oveľa intenzívnejšie ako dlhovlnná časť. Modré svetlo je rozptýlené takmer 5-krát intenzívnejšie ako červené svetlo. Preto je rozptýlené svetlo modré a prechádzajúce svetlo je červenkasté. Vo veľmi vysokých nadmorských výškach (stovky kilometrov) je koncentrácia atmosférických molekúl veľmi malá, rozptyl prakticky zmizne, obloha by mala byť čierna a hviezdy sú viditeľné v prítomnosti Slnka. Počas vesmírnych letov sa všetky tieto predpovede úplne potvrdili.

Rayleighov-Jeansov zákon je zákon žiarenia pre rovnovážnu hustotu žiarenia absolútne čierneho telesa a pre emisivitu absolútne čierneho telesa.

Tyndallov efekt, Tyndallov efekt - optický efekt, rozptyl svetla pri prechode svetelného lúča cez opticky nehomogénne prostredie. Typicky sa pozoruje ako svetelný kužeľ (Tyndallov kužeľ) viditeľný na tmavom pozadí.

Charakteristické pre roztoky koloidných systémov (napríklad sóly, kovy, riedené latexy, tabakový dym), v ktorých sa častice a ich prostredie líšia indexom lomu.

Nefelometria je metóda štúdia a analýzy látky založená na intenzite svetelného toku rozptýleného suspendovanými časticami tejto látky.

Podstata metódy

Intenzita rozptýleného svetelného toku závisí od mnohých faktorov, najmä od koncentrácie častíc v analyzovanej vzorke. V nefelometrii má veľký význam objem častíc rozptyľujúcich svetlo. Dôležitou požiadavkou pre reakcie používané v nefelometrii je, že reakčný produkt musí byť prakticky nerozpustný a musí ísť o suspenziu (suspenziu). Na udržanie pevných častíc v suspenzii sa používajú rôzne stabilizátory (napríklad želatína), aby sa zabránilo koagulácii častíc.

50. Tepelné žiarenie telies. Zákony žiarenia čierneho telesa (Stephan–Boltzmann, Wien).

Medzi všetkými telesami prírody prebieha nekonečný proces výmeny energie. Telá neustále vyžarujú a absorbujú energiu. Ak k excitácii atómov dôjde v dôsledku ich kolízie s inými atómami toho istého telesa v procese tepelného pohybu, potom sa výsledné elektromagnetické žiarenie nazýva tepelné žiarenie.

Tepelné žiarenie vzniká pri akejkoľvek teplote. V tomto prípade, bez ohľadu na teplotu, telo vyžaruje všetky vlnové dĺžky bez výnimky, t.j. spektrum tepelného žiarenia je spojité a siaha od nuly do nekonečna. Čím je však teplota vyššia, tým viac krátkovlnného žiarenia je hlavným v spektre žiarenia. Proces vyžarovania elektromagnetických vĺn telom prebieha súčasne a nezávisle s ich absorpciou.

Teleso, ktoré úplne absorbuje energiu v celom rozsahu vlnových dĺžok, t.j. pre ktorú α = 1 sa nazýva absolútne čierna (čierna)

ZÁKON STEPHANA-BOLZMANNA. Wienov vysídlený zákon

Stefan a Boltzmann získali integrálny výraz pre energetickú svietivosť čierneho telesa, ktorý nezohľadňuje rozloženie energie na vlnových dĺžkach:

R = σT 4, σ je Stefanova-Boltzmannova konštanta (σ = 5,6696·10-8 W/(m2 ·K 4)).

Pre sivé telesá nám Kirchhoffov zákon umožňuje zapísať r λ = α λ ε λ, potom pre energetickú svietivosť sivých telies platí: .

Analýzou kriviek Wien zistil, že vlnová dĺžka, pri ktorej klesá maximálna spektrálna hustota svetelnej energie, je určená vzťahom: .

Toto je Wienov zákon, kde b = 0,28978·10 -2 m·K je Wienova konštanta.

Určme na základe vzťahu hodnotu vlnovej dĺžky, pre ktorú má ε λ maximálnu hodnotu pri danej teplote. V súlade s pravidlami pre vyhľadávanie extrémov to bude poskytnuté . Výpočty ukazujú, že k tomu dôjde, ak λ = b/T.

Zo vzťahu je zrejmé, že s rastúcou teplotou sa vlnová dĺžka, pri ktorej nastáva maximálna emisivita absolútne čierneho telesa, posúva do krátkovlnnej oblasti. Z tohto dôvodu je tento vzťah vo vedeckej literatúre známy aj ako Wienov posunovací zákon. Tento zákon platí aj pre sivé telá.

Stefan-Boltzmannov a Wienov zákon umožňujú určiť ich teplotu na základe merania energie vyžarovanej telesom. Toto odvetvie fyziky sa nazýva optická pyrometria.