شرح اثر تیندال توسط دیاگرام اتکیت‌دار

نور در عبور از میان مخلوط کلوئیدی توسط ذرات آن پراکنده می‌شود که این پدیده اثر تیندال نامیده می‌شود. این مقاله‌ی ‌بازل در مورد تعریف اثر تیندال و توضیح مفصل که با دیاگرام اتیکت‌دار همراه است به شما اطلاعاتی می‌دهد.
شناسایی کلوئیدها
کلوئیدها فقط توانایی معلق کردن پرتوهای نوری را دارند که بر آن‌ها متمرکز می‌شوند که این پدیده را اثر تیندال گویند. هیچ نوع دیگری از مخلوط اجازه‌ی وقوع این فرایند را نمی‌دهد. بنابراین از این اثر می‌توان برای تشخیص انواع مخلوط‌ها استفاده کرد. محلول‌هایی که این اثر را ممکن می‌سازند کلوئید می‌‌نامند.
می‌دانیم که مخلوط‌ها انواع مختلفی دارند: محلول، کلوئید و سوسپانسیون. آن‌ها بر اساس درجه‌ی حل پذیری ماده‌ی حل شده در حلال با یک دیگر تفاوت دارند. محلول نوعی مخلوط است که در آن ذرات ماده‌ی حل شده به طور کامل درون حلال حل می‌شود. در حالی که در سوسپانسیون ذرات اصلاً نمی‌توانند حل شوند. کلوئید حد وسط محلول و سوسپانسیون است و ذرات آن بسیار ریز هستند به طوری که بدون میکروسکوپ بسیار دقیق قابل رؤیت نمی‌باشند اما بی شک بزرگ‌تر از ذرات محلول هستند. اکنون با هم نقش مهمی که اندازه‌ی ذره در فرایند تیندال ایفا می‌کند بررسی می‌کنیم.
تعریف اثر تیندال به وسیله‌ی دیاگرام اتکیت‌دار
این پدیده از فیزیک دان جان تیندال اقتباس گرفته شده است که بیان کننده‌ی روشی است که توسط آن انواع مختلفی از مخلوط‌ها به عبور نوری که بر آن‌ها متمرکز می‌شود عکس‌العمل نشان می‌دهند. به منظور درک مفهوم این اثر، باید بدانیم که کدام یک از طول موج‌های نور منعکس می‌شوند و کدام یک عبور داده می‌شوند. ذرات نوری که طول موج کوتاه‌تر دارند پراکنده می‌شوند در حالی که ذرات نور با طول موج بزرگ‌تر عبور می‌کنند.
به این شکل نگاه کنید که نشان دهنده‌ی دو مخلوط است.
• آرد و آب
• شکر قرمز و آب
هنگامی که چراغ قوه را بر این مخلوط‌ها متمرکز می‌کنیم، پرتوهای نور از میان مخلوط آب و آرد عبور می‌کنند. همان طور که می‌بینید اگرچه مخلوط دیگر محلولی شفاف است، نور هنگام عبور از آن متوقف می‌شود. زیرا ذرات آرد از نظر اندازه بزرگ‌ترند و سطح مقطع بزرگ‌تری نسبت به ذرات شکر قرمز دارند. با توجه به سطح مقطع آن‌ها ذرات نور توسط آن‌ها پراکنده می‌شوند که به این پدیده اثر تیندال می‌گویند.
اگر ما پرتوی نوری که درون هر کلوئید متمرکز می‌شود را در نظر بگیریم، ذرات نور در هنگام عبور از ذرات کلوئید به حالت تعلیق در می‌آیند. اما در مورد محلول ذرات نور نمی‌توانند از غرق شدن باز داشته شوند.
مثال‌هایی از اثر تیندال
دلایل وقوع اثر تیندال
فرایندهایی هم چون بازتاب و شکست این اثر را ایجاد می‌کنند. هنگامی که ذرات نور بر سطح مقطع ذرات برخورد می‌کنند، آن‌ها بازتاب می‌شوند. برخی از ذراتی که در مخلوط شکسته می‌شوند توسط دیواره‌های درونی ذرات بازتاب می‌شوند. علاوه بر بازتاب، فرایند تجزیه و شکست نیز در انجام این پدیده شناخته می‌شوند. پدیده‌ی مذکور بستگی به اندازه‌ی ذرات مخلوط دارد.
شرح اثر تیندال با مثال
اوایل صبح پرتوهای خورشید در حالی که از جنگل عبور می‌کنند نور را پراکنده می‌کنند. اگر هوا مه آلود و شامل قطرات ریز باران باشد، این قطرات نور را تجزیه می‌کنند، مخلوط هوا و باران را یک کلوئید می‌نامند.
خودرویی (با چراغ‌های جلوی روشن) که از یک جاده‌ی مه آلود می‌گذرد مثالی مناسب از این پدیده محسوب می‌شود. در این حالت که به عنوان نمونه‌ای از اثر تیندال شناخته می‌شود نور از میان ذرات مه عبور می‌کند و پراکنده می‌شود.
چشم انسان حاوی ملانین می‌باشد که نور را جذب می‌کند. اگر مقدار ملانین کم باشد، آن گاه مقدار کم‌تری از نور پراکنده می‌شود. چشمان روشن و شفاف انسانی که رنگش آبی به نظر می‌رسد را در نظر بگیرید. وقتی نور به آن‌ها می‌خورد، همه‌ی طول موج‌های آن از چشم عبور می‌کنند که بعد از آن ذرات نور آبی به عقب منعکس می‌شوند. بنابراین چشم‌ها آبی به نظر می‌رسند.
نمونه‌ی دیگر می‌تواند فانوس دریایی باشد که روی تپه قرار دارد. پرتوهای نور قوی از مخلوط هوای کلوئیدی عبور می‌کنند که سبب پراکندگی در آن‌ها می‌شود.
آیا سوسپانسیون اثر تیندال را نشان می‌دهد؟
پاسخ این پرسش مثبت است و سوسپانسیون می‌تواند این اثر را از خود نشان دهد. مثالی ساده از سوسپانسیون در نظر بگیرید که در آن شیر درون آب مخلوط می‌شود. این مخلوط با این که شیر سفید است به رنگ آبی می‌باشد به این دلیل که ذرات نوری که طول موج کم‌تری در طیف دارند (پرتوهای نور آبی) بیش‌تر از ذرات با طول موج بزرگ‌تر (پرتوهای نور قرمز) پراکنده می‌شوند.
آیا محلول‌ها اثر تیندال را اثبات می‌کنند؟
محلول نوعی مخلوط است که ذرات آن برای بازتاب یا شکست نور بسیار کوچک هستند. بنابراین، محلول‌ها نور را از عبور از میان ذرات خود باز می‌دارند. محلول آب و شکر را در نظر بگیرید. شکر به طور کامل در آب حل می‌شود در حالی که ذرات بسیار کوچکی بر جای نمی‌گذارد. به خودی خود پرتوهای نور سطوح ذره‌ای ندارند که در طول آن بتوانند بازتاب شوند. به همین دلیل می‌گوییم که ذرات محلول پرتوهای نور را پراکنده نمی‌کنند.
کاربرد پراکندگی تیندال
این اثر در زندگی روزانه‌ی ما قابل مشاهده است. آسمان به این دلیل آبی به نظر می‌رسد که نور خورشید از میان ابرها و ذرات گوناگون دیگر موجود در هوا عبور می‌کند. ذرات نور آبی طول موج بسیار کوتاهی دارند. به همین جهت، آسمان عمدتاً آبی است. این اثر همچنین در کاربردهای صنعتی یافت می‌شود که در آن اندازه‌ی ذره‌ی اسپری‌ها و گازها باید محاسبه شود.
راه اندازی آزمایشی اثر تیندال
گام‌ها و لیست مواد مورد نیاز برای انجام آزمایشی که اثر تیندال را نشان می‌دهد در زیر آمده است.
مواد لازم:
لیوان: 2 عدد
شیر
آب
شکر
چراغ قوه
روش کار:
گام 1: شکر را در لیوانی از آب حل کنید.
گام 2: شیر را در لیوان دیگری از آب بریزید.
گام 3: هر دو لیوان را در اتاقی تاریک در کنار یک دیگر قرار دهید.
گام 4: چراغ قوه را بر هر دو لیوان متمرکز کنید. از یک سمت به لیوان‌ها نگاه کنید تا فرایند پراکندگی را مشاهده کنید.
مشاهده:
1) محلول کلوئیدی شیر و آب نور را پراکنده می‌کند بنابراین وقوع اثر تیندال را بیان می‌کند.
2) محلول شفاف شکر و آب ابداً نور را پراکنده نمی‌کند.
به طور خلاصه، این اثر که پراکندگی تیندال نیز نامیده می‌شود در مورد محلول‌ها رخ نمی‌دهد بلکه برای کلوئید‌ها به وقوع می‌پیوندد.