Wie funktioniert der Tyndall-Effekt?

Wir alle genießen die leuchtenden Farben, die bei Sonnenuntergang am Himmel zu sehen sind. An klaren Tagen können wir tagsüber einen blauen Himmel sehen. Die untergehende Sonne malt jedoch den Himmel in orangefarbenem Schimmer. Wenn Sie den Strand an einem klaren Abend besuchen, sehen Sie, dass der Teil des Himmels um die untergehende Sonne gelb, orange und rot ist, obwohl ein Teil des Himmels noch blau ist. Haben Sie sich jemals gefragt, wie die Natur solch schlauen Zauber spielen und Ihr Auge täuschen könnte? Dieses Phänomen wird durch verursacht Tyndall-Effekt.

Dieser Artikel erklärt,

1. Was ist Tyndall-Effekt?
2. Wie funktioniert der Tyndall-Effekt?
3. Beispiele für den Tyndall-Effekt

Was ist Tyndall-Effekt?

In einfachen Worten ist Tyndall-Effekt die Streuung von Licht durch kolloidale Teilchen in einer Lösung. Um die Phänomene besser zu verstehen, lassen Sie uns die kolloidalen Teilchen besprechen.

Kolloidale Teilchen werden im Größenbereich von 1-200 nm gefunden. Die Teilchen sind in einem anderen Dispersionsmedium dispergiert und werden als dispergierte Phase bezeichnet. Kolloidale Partikel sind normalerweise Moleküle oder Molekülaggregate. Diese können in zwei Phasen unterteilt werden, wenn die erforderliche Zeit angegeben ist, und werden daher als metastabil betrachtet. Einige Beispiele für kolloidale Systeme sind unten aufgeführt. (Lesen Sie hier mehr über Kolloide.)

Dispergierte Phase: Dispersionsmedium	Kolloidales System - Beispiele
Fest: Fest	Feste Sole - Mineralien, Edelsteine, Glas
Fest-flüssig	Sols - schlammiges Wasser, Stärke in Wasser, Zellflüssigkeiten
Feststoff: Gas	Aerosol von Feststoffen - Staubstürme, Rauch
Flüssigkeit: Flüssigkeit	Emulsion - Medizin, Milch, Shampoo
Flüssigkeit: fest	Gele - Butter, Gelees
Flüssigkeit: Gas	Flüssige Aerosole - Nebel, Nebel
Gas: fest	Vollschaum - Stein, Schaumgummi
Gas: flüssig	Schaum, Sodawasser, Schlagsahne

Wie funktioniert der Tyndall-Effekt?

Die kleinen kolloidalen Teilchen haben die Fähigkeit, Licht zu streuen. Wenn ein Lichtstrahl durch ein kolloidales System geleitet wird, kollidiert das Licht mit den Teilchen und streut. Diese Lichtstreuung erzeugt einen sichtbaren Lichtstrahl. Dieser Unterschied ist deutlich sichtbar, wenn identische Lichtstrahlen durch ein Kolloidsystem und eine Lösung geleitet werden.

Wenn Licht durch eine Lösung mit Teilchen in der Größe von geleitet wird < 1 nm, the light directly travels through the solution. Hence, the path of the light cannot be seen. These types of solutions are called true solutions. In contrast to a true solution, the colloid particles scatter the light, and the path of the light is clearly visible.

Abbildung 1: Der Tyndall-Effekt in opaleszentem Glas

Für den Tyndall-Effekt müssen zwei Bedingungen erfüllt sein.

• Die Wellenlänge des verwendeten Lichtstrahls sollte größer sein als der Durchmesser der an der Streuung beteiligten Partikel.
• Es sollte eine große Lücke zwischen den Brechungsindizes der dispergierten Phase und dem Dispersionsmedium bestehen.

Kolloidale Systeme können durch echte Lösungen auf der Grundlage dieser Faktoren unterschieden werden. Da echte Lösungen sehr kleine gelöste Partikel aufweisen, die nicht vom Lösungsmittel unterschieden werden können, erfüllen sie die obigen Bedingungen nicht. Der Durchmesser und der Brechungsindex der gelösten Teilchen sind extrem klein. Daher können gelöste Partikel kein Licht streuen.

Das oben diskutierte Phänomen wurde von John Tyndall entdeckt und als Tyndall-Effekt bezeichnet. Dies gilt für viele natürliche Phänomene, die wir täglich sehen.

Beispiele für den Tyndall-Effekt

Der Himmel ist eines der bekanntesten Beispiele, um den Tyndall-Effekt zu erklären. Wie wir wissen, enthält die Atmosphäre Milliarden und Milliarden winziger Teilchen. Es gibt unzählige kolloidale Teilchen unter ihnen. Das Sonnenlicht gelangt durch die Atmosphäre und erreicht die Erde. Das weiße Licht besteht aus verschiedenen Wellenlängen, die mit sieben Farben korrelieren. Diese Farben sind Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Indigo und Violett. Von diesen Farben hat die blaue Wellenlänge eine größere Streufähigkeit als andere. Wenn Licht an einem klaren Tag durch die Atmosphäre strömt, wird die der blauen Farbe entsprechende Wellenlänge gestreut. Deshalb sehen wir einen blauen Himmel. Während des Sonnenuntergangs muss sich das Sonnenlicht jedoch maximal durch die Atmosphäre bewegen. Aufgrund der Intensität der Streuung des blauen Lichts enthält das Sonnenlicht mehr Wellenlänge, die rotem Licht entspricht, wenn es die Erde erreicht. Daher sehen wir einen rot-orangefarbenen Farbton um die untergehende Sonne.

Abbildung 2: Beispiel für den Tyndall-Effekt - Himmel bei Sonnenuntergang

Wenn ein Fahrzeug durch den Nebel fährt, fahren die Scheinwerfer nicht so weit wie bei freier Fahrbahn. Dies liegt daran, dass der Nebel kolloidale Partikel enthält und das Licht, das von den Scheinwerfern des Fahrzeugs ausgestrahlt wird, gestreut wird und verhindert, dass sich das Licht weiter bewegt.

Ein Schweif eines Kometen erscheint hell orangisch gelb, da das Licht von den kolloidalen Partikeln gestreut wird, die im Weg des Kometen bleiben.

Es ist offensichtlich, dass der Tyndall-Effekt in unserer Umgebung reichlich vorhanden ist. Wenn Sie also das nächste Mal einen Lichtstreuungsfall sehen, wissen Sie, dass dies auf den Tyndall-Effekt zurückzuführen ist und Kolloide daran beteiligt sind.

Referenz:

1. Jprateik "Tyndall-Effekt: Die Tricks der Streuung." Toppr Bytes. N.p., 18. Januar 2017. Web. 13. Februar 2017.
2. "Tyndall-Effekt." Chemie LibreTexts. Textsammlung, 21. Juli 2016. Web. 13. Februar 2017.

Bildhöflichkeit:

1. “8101” (Public Domain) über Pexels
2. "Warum ist der Himmel blau?" Von optick - (CC BY-SA 2.0) über Commons Wikimedia