Что такое эффект тиндаля. Оптические свойства коллоидов

По оптическим свойствам коллоидные растворы существенно» отличаются от истинных растворов низкомолекулярных веществ, а также от грубодисперсных систем. Наиболее характерными оптическими свойствами коллоидно-дисперсных систем являются опалесценция, эффект Фарадея - Тиндаля и окраска. Все эти явления обусловлены рассеянием и поглощением света коллоидными частицами.

В зависимости от длины волны видимого света и относительных размеров частиц дисперсной фазы рассеяние света принимает различный характер. Если размер частиц превышает длину световых волн, то свет от них отражается по законам геометрической оптики. При этом часть светового излучения может проникать внутрь частиц, испытывать преломление, внутреннее отражение и поглощаться.

Если размер частиц меньше длины полуволны падающего света, наблюдается дифракционное рассеяние света; свет как бы обходит (огибает) встречающиеся на пути частицы. При этом имеет место частичное рассеяние в виде волн, расходящихся во все стороны. В результате рассеяния света каждая частица является источником новых, менее интенсивных волн, т. е. происходит как бы самосвечение каждой частицы. Явление рассеяния света мельчайшими частицами получило название опалесценции. Оно свойственно пре­имущественно золям (жидким и твердым), наблюдается только в отраженном свете, т. е. сбоку или на темном фоне. Выражается это явление в появлении некоторой мутноватости золя и в смене («переливах») его окраски по сравнению с окраской в проходящем свете. Окраска в отраженном свете, как правило, сдвинута в сторону большей частоты видимой части спектра. Так, белые золи (золь хлорида серебра, канифоли и др.) опалесцируют голубоватым цветом.

Эффект Фарадея - Тиндаля. Дифракционное рассеяние света впервые было замечено М. В. Ломоносовым. Позднее, в 1857 г., это явление наблюдал Фарадей в золях золота. Наиболее детально явление дифракции (опалесценции) для жидких и газовых сред было изучено Тиндалем (1868).

Если взять один стакан с раствором хлорида натрия, а другой - с гидрозолем яичного белка, трудно установить, где коллоидный раствор, а где истинный, так как на вид обе жидкости бесцветны и прозрачны (рис. 6.5). Однако эти растворы можно легко различить, проделав следующий опыт. Наденем на источник света (настольную лампу) светонепроницаемый футляр с отверстием, перед которым в целях получения более узкого и яркого пучка света поставим линзу. Если на пути луча света поставить оба стакана, в стакане с золем увидим световую дорожку (конус), в то время как в стакане с хлоридом натрия луч почти не заметен. По имени ученых, впервые наблюдавших это явление, светящийся конус в жидкости был назван конусом (или эффектом) Фарадея - Тиндаля. Этот эффект является характерным для всех коллоидных растворов.

Появление конуса Фарадея - Тиндаля объясняется явлением рассеяния света коллоидными частицами размером 0,1-0,001 мкм.

Длина волн видимой части спектра 0,76-0,38 мкм, поэтому каждая коллоидная частица рассеивает падающий на нее свет. Он виден в конусе Фарадея - Тиндаля, когда луч зрения направлен под углом к проходящему через золь лучу.Таким образом, эффект Фарадея - Тиндаля -явление, идентичное опалесценции, и отличается от последней только видом коллоидного состояния, т. е. микрогетерогенности системы.

Теория рассеяния света коллоидно-дисперсными системами была разработана Рэлеем в 1871 г. Она устанавливает зависимость интенсивности (количества энергии) рассеянного света (I) при опалесценции и в конусе Фарадея - Тиндаля от внешних и внутренних факторов. Математически эта зависимость выражается в виде формулы, получившей название формулы Рэлея:

6.1

где I - интенсивность рассеянного света в направлении, перпендикулярном к лучу падающего света; К - константа, зависящая от показателей преломления дисперсионной среды и дисперсной фазы; n - число частиц в единице объема золя; λ - длина волны падающего света; V - объем каждой частицы.

Из формулы (6.1) следует, что рассеяние света (I) пропорционально концентрации частиц, квадрату объема частицы (или для сферических частиц - шестой степени их радиуса) и обратно пропорционально четвертой степени длины волны падающего света. Таким образом, рассеяние коротких волн происходит относительно более интенсивно. Поэтому бесцветные золи в проходящем свете кажутся красноватыми, в рассеянном - голубыми.

Окраска коллоидных растворов. В результате избирательною поглощения света (абсорбции) в сочетании с дифракцией образуется та или иная окраска коллоидного раствора. Опыт показывает, что большинство коллоидных (особенно металлических) растворов ярко окрашено в самые разнообразные цвета, начиная от белого и кончая совершенно черным, со всеми оттенками цветового спектра. Так, золи As 2 S 3 имеют ярко-желтый, Sb 2 S 3 - оранжевый, Fe(OH) 3 - красновато-корич­невый, золота - ярко-красный цвет и т. п.

Один и тот же золь имеет различную окраску в зависимости от того, в проходящем или отраженном свете она рассматривается. Золи одного и того же вещества в зависимости от способа приготовления могут приобретать различную окраску- явление полихромии (многоцветности). Окраска золей в данном случае зависит от степени дисперсности частиц. Так, грубодисперсные золи золота имеют синюю окраску, большей степени дисперсности - фиолетовую, а высокодисперсные - ярко – красную. Интересно отметить, что цвет металла в недисперсном со­стоянии не имеет ничего общего с его цветом в коллоидном состоянии.

Необходимо отметить, что интенсивность окраски золей в десятки (а то и в сотни) раз больше, чем молекулярных растворов. Так, желтая окраска золя As 2 S 3 в слое толщиной в 1 см хорошо заметна при массовой концентрации 10 -3 г/л, а красный цвет золя золота заметен даже при концентрации 10 -5 г/л.

Красивая и яркая окраска многих драгоценных и полудрагоценных камней (рубинов, изумрудов, топазов, сапфиров) обусловлена содержанием в них ничтожных (не определимых даже на лучших аналитических весах) количеств примесей тяжелых металлов и их оксидов, находящихся в коллоидном состоянии. Так, для искусственного получения яркого рубинового стекла, употребляемого для автомобильных, велосипедных и прочих фонарей, достаточно на 1000 кг стеклянной массы добавить всего лишь 0,1 кг коллоидного золота.

В замутненных средах фиолетовый и синий свет рассеиваются сильнее всего, а оранжевый и красный - слабее всего.

Эффект Тиндаля был открыт в результате исследования ученым взаимодействия световых лучей с различными средами. Он выяснил, что при прохождении лучей света через среду, содержащую взвесь мельчайших твердых частиц - например, пыльный или задымленный воздух, коллоидные растворы, мутное стекло - эффект рассеяния уменьшается по мере изменения спектральной окраски луча от фиолетово-синей к желто-красной части спектра. Если же пропустить через мутную среду белый, например солнечный, свет, который содержит полный цветовой спектр, то свет в синей части спектра частично рассеется, в то время как интенсивность зелено-желто красной части света останется практически прежней. Поэтому, если смотреть на рассеянный свет после прохождения им замутненной среды в стороне от источника света, он покажется нам синее, чем исходный свет. Если же смотреть на источник света вдоль линии рассеяния, то есть через замутненную среду, источник покажется нам краснее, чем он есть на самом деле. Именно поэтому дымка от лесных пожаров, например, кажется нам голубовато-фиолетовой.

Эффект Тиндаля возникает при рассеянии на взвешенных частицах, размеры которых превышают размеры атомов в десятки раз. При укрупнении частиц взвеси до размеров порядка 1/20 длины световых волн (примерно от 25 нм и выше), рассеяние становится полихромным , то есть свет начинает рассеиваться равномерно во всём видимом диапазоне цветов от фиолетового до красного. В результате эффект Тиндаля пропадает. Вот почему густой туман или кучевые облака кажутся нам белыми - они состоят из плотной взвеси водяной пыли с диаметром частиц от микронов до миллиметров, что значительно выше порога рассеяния по Тиндалю.

Можно подумать, что небо кажется нам сине-голубым благодаря эффекту Тиндаля, но это не так. В отсутствие облачности или задымления небо окрашивается в сине-голубой цвет благодаря рассеянию «дневного света» на молекулах воздуха. Такой тип рассеяния называется рассеянием Рэлея (в честь сэра Рэлея; см. Критерий Рэлея). При рассеянии Рэлея синий и голубой свет рассеивается даже сильнее, чем при эффекте Тиндаля: например, синий свет с длиной волны 400 нм рассеивается в чистом воздухе в девять раз сильнее красного света с длиной волны 700 нм. Вот почему небо кажется нам синим - солнечный свет рассеивается во всем спектральном диапазоне, но в синей части спектра почти на порядок сильнее, чем в красной. Еще сильнее рассеиваются ультрафиолетовые лучи, обусловливающие солнечный загар. Именно поэтому загар распределяется по телу достаточно равномерно, охватывая даже те участки кожи, на которые не попадают прямые солнечные лучи.

ТИНДАЛЯ ФЕНОМЕН , явление, или эффект, состоит в том, что яркий пучок света, проходящий через нек-рые прозрачные тела и рассматриваемый в направлении, перпендикулярном ходу световых лучей, виден в соответствующем прозрачном теле, как нек-рая мутная полоска, которая при первом взгляде похожа на световую полоску, получаемую при флюоресценции. Эффект Тиндаля наблюдается гл. обр. в коллоидальных растворах, причем, как показали более обстоятельные исследования, свет, испускаемый в направлении, перпендикулярном ходу лучей, оказывается светом поляризованным. Более глубокое изучение явления Тиндаля под ми-. кроскопом было произведено Зидентопфом и Жигмонди (Siedentopf, Szigmondi), показавшими, что рассеяние света коллоидальными растворами золота или платины зависит от диф-фракции света на отдельных зернышках коллоида. Эти зернышки могут быть видимы под микроскопом как светящиеся точки, если даже размеры их значительно меньше размеров тел, которые могут быть видимы под микроскопом. На этом принципе Зидентопф и Жигмонди основали новый метод изучения ультрамикроскопических частиц, т. н. ультрамикроскопию. Позднейшие обширные исследования Кабанна, "Релея и др. показали, что явление диффракции может наступать и около молекул твердых и жидких веществ, не носящих коллоидального характера. Благодаря малости молекул количество рассеянного света в этом последнем случае значительно меньше, чем при коллоидальных растворах. Т. ф. может быть смешан с явлением флюоресценции, однако между этими двумя явлениями существует резкое различие; сказывающееся прежде всего в том, что при яв- лении Тиндаля наблюдается простое рассеяние света, не сопровождающееся заметным изменением длины волны падающего света. При флюоресценции, наоборот, наступает резкое изменение длины волны (закон Стокса), причем испускаемый при флюоресценции свет имеет длину волны большую, чем свет, вызывающий флюоресценцию. Свет при флюоресценции является светом не поляризованным, между тем как свет при Т. ф.-поляризован. На Т. ф., именно на измерении интенсивности света, рассеиваемого взвешенными частицами (тинда-левский свет), основана нефелометрия (см.). Явление Тиндаля объясняет окраску многих тел. Так напр. коллоидальные растворы золота, содержащие во взвешенном состоянии ультрамикроскопические частички металлического золота, показывают явления окраски, зависящей от того, что лучи света разной длины волны различным образом диффрагируют на золотых частичках.п.лазарон. TiNEA (лат.-моль, франц. teignes-грибки), название, применявшееся раньше к различного рода шелушащимся процессам на волосистой части головы; позже словом Т. стали обозначать исключительно грибковые заболевания кожи, главн. обр. трихофитию. В наст, время в общепринятой дерматологической номенклатуре название Т. применяется только в отношении нек-рых тропических дерматомикозов: tinea imbricata, cruris и др.-Т. cruri 8,дер-матомикоз, сходный с т. н. окаймленной экземой (eczema marginatum Hebrae), вызываемой грибком Epidermophyton inguinale Sabouraud (см. Эпидермофития). Т. cruris очень распространена в тропических странах, причем выделенные там из этих поражений Trichophyton cruris Castellani и Trichophyton Perneti идентичны повидимому с Trichophyton inguinale Sabouraud.-Т. imbricata (лат. черепице-образная Т.)-грибковое заболевание кожи человека, встречающееся гл. обр. в Бразилии, в Южной Индии и Южном Китае, на Филиппинских и Каролинских островах, в Новой Гвинее и др. Заболевание вызывается разновидностью трихофитона, открытой впервые Менсоном (Manson). Грибок как правило по поражает волосяных фоликулов. Поражение может локализоваться на всем теле за исключением волосистой кожи головы и лица; возникают своеобразные множественные концентрические шелушащиеся кольцевидные бляшки. Лечение, как при поверхностной трихофитии гладкой кожи (см. Трихофития). Болеют преимущественно туземцы.-Т. п о d о s a-редкое поражение волос, описанное Читлом и Моррисом (Cheatle, Morris, 1879); на стержне волос образуются узелковые утолщения наподобие таковых при piedra (см. Тршоспория). В отличие от trichorrhexis nodosa (см. Trichorrhexis) эти узелки представляют не разволокненный волос, а состоят из светопреломляющих телец, истинный характер к-рых неизвестен. Лит.: Embus G. u. Alexander A., Allgem. Mykologie (Hndb. d. Haut-und Geschlechtskrankh., hrsg. v. J. Jadassolm, B. XI, Berlin, 1928, литература); Ziemann H. u. Sklarek В., Die ubiquitaren Hau-terkrankungen bei den farbigen Rassen (ibid., B. XII, T. 1, Berlin, 1932).Л. Машкиллейсом. ТИ03ИНАМИН, Thiosinamin, аллилтиокарб-амид, аллилтиомочевина, /NH 2 cs 4 NH.CH,.CH.CH a Бесцветные кристаллы со слабым, напоминающим чеснок запахом, горького вкуса, пла- тио вящиеся при 74°. Растворяется легко в воде, спирте и эфире. Т. вызывает пропитывание рубцовой ткани серозным выпотом и накопление лейкоцитов, что ведет к размягчению и разрыхлению рубцовой ткани. Побочные действия: жжение на месте впрыскивания, сыпь, повышение t°, особенно у туберкулезных. Применяется снаружи при рубцах после ожогов, при волчанке, при послеоперационных спайках, сужениях пищевода, слухового прохода и т. п. Назначается внутрь по 0,03-0,1 при сочленовном ревматизме. Подкожно и внутримышечно в 10%-ном глицериновом растворе для удаления рубцовой ткани. Входит в состав фибролизина (см.).

Tyndall Effect Эффект Тиндаля (рассеяние Тиндаля) Рассеяние света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса (конус Тиндаля), видимого на тёмном фоне. Характерен для в… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

эффект Тиндаля - Tindalio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Faraday Tyndall effect; Tyndall effect vok. Faraday Tyndall Effekt, m; Tyndall Effekt, m rus. эффект Тиндаля, m; явление Фарадея Тиндаля, n pranc. effet Faraday Tyndall, m; effet… … Fizikos terminų žodynas

эффект Тиндаля - см. конус Тиндаля … Химические термины

ТИНДАЛЯ ФЕНОМЕН - ТИНДАЛЯ ФЕНОМЕН, явление, или эффект, состоит в том, что яркий пучок света, проходящий через нек рые прозрачные тела и рассматриваемый в направлении, перпендикулярном ходу световых лучей, виден в соответствующем прозрачном теле, как нек рая… … Большая медицинская энциклопедия

Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением его частоты. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае… … Википедия

Появление светящегося конуса на более тёмном фоне (конус Тиндаля) при рассеянии света с длиной волны К в мутной среде с размерами ч ц »0,1l. Назван по имени англ. физика Дж. Тиндаля (J. Tyndall), открывшего эффект; характерен для коллоидных… … Физическая энциклопедия

Рассеяние света в мутных средах с размерами рассеивающих неоднородностей? 0,1 0,2 длины волны света. Рассеивающийся пучок света при наблюдении сбоку имеет вид голубоватого конуса на темном фоне (конус Тиндаля). Изучен Дж. Тиндалем (1868). На… … Большой Энциклопедический словарь

Тиндаля рассеяние, Рассеяние света при прохождении светового пучка через оптически неоднородную среду. Обычно наблюдается в виде светящегося конуса (конус Тиндаля), видимого на тёмном фоне. Характерен для растворов коллоидных систем (См.… … Большая советская энциклопедия

Рассеяние света в мутных средах с размерами рассеивающих неоднородностей Тиндаля эффект0,1 0,2 длины волны света. Рассеивающийся пучок света при наблюдении сбоку имеет вид голубоватого конуса на тёмном фоне (конус Тиндаля). Изучен Дж. Тиндалем… … Энциклопедический словарь

Рассеяние света в мутных средах с размерами рассеивающих неоднородностей 0,1 0,2 длины волны света. Рассеивающийся пучок света при наблюдении сбоку имеет вид голубоватого конуса на тёмном фоне (конус Тиндаля). Изучен Дж. Тиндалем (1868). На Т. э … Естествознание. Энциклопедический словарь