2013年1月13日

生活科學-光學-金光閃閃~瑞氣千條~(廷得耳效應)


每天穿梭在台南科學園區之中,總是會看見園區內在龐大資金的挹注下慢慢的成長
從道路的拓寬到設施的增加,每每讓人感嘆,為何教育預算永遠是緊縮的首要選擇

強光通過膠體溶液時,由於懸浮在膠體中的微小粒子較光的波長大,而且都是漫無規律地隨機分布,可以將光線向各個方向傳播、散射,使得這道光線的路徑清楚可見,表現出一條明亮的光束,這種現象稱為廷得耳效應,是以十九世紀的愛爾蘭科學家約翰-廷得耳來命名。

若以物理觀點來解釋,當光線被散射時,散射光可視為次光源。又因為粒子與粒子間的間距遠大於光的波長,所以次光源彼此之間沒有固定的相位關係,因此不會出現干涉的現象。
下班回家途中,騎到累的時候偶爾抬頭,會看到一道道光線從雲層裡竄出
古代有夸父追日的神話,現在就算我有兩輪露天敞篷車的配備,也追不上落日

這種現象在清晨和傍晚的時候比較多
清晨是因為水氣多,傍晚則是因為白天生物的活動使得灰塵等懸浮粒子多了起來

真溶液中較沒有這種現象,因為當光射向溶液時,光受到的散射比例較少,絕大部分的光都能穿過溶液。但射向膠體時,膠體中的粒子將光散射,不同顆粒直徑的懸浮粒子能散射的可見光波長會有所不同,也就是同樣一束光通過不同的介質時,不一定會有同樣的色光散射出來。
在小朋友的幼兒園畢業晚會上,功率強的舞台燈也有同樣的效果
只要一擋住光源,光的路徑也會消失

這個現象在我們的生活中每天都出現,卻極度平常到被人忽略。只要到了下午的掃地時間,室內外難免揚起陣陣肉眼可見的灰塵,當原本乾淨的空氣中懸浮著像塵土般的巨大粒子時,西曬的日光射進教室時,就會產生人工製造出來的廷得耳效應,也就可以看到光的路徑。
仔細看一下光的路徑中,便會發現這些懸浮微粒的蹤影
游移不定、四處亂竄,同樣的一道光,卻不是由同樣的粒子散射

在教室演示時的基本工具是:寶特瓶、線香、雷射筆。利用線香產生的煙霧,在寶特瓶中形成懸浮微粒,當雷射筆的單色光通過這些煙霧時,就能看出光的直線進行的效果。

演唱會中,常有高能量的綠光雷射朝夜空中射出,在暗夜中掃描,煞是漂亮。電影中的特種部隊,在摸黑攻堅時,強光手電筒也會有類似的效果。更別提高科技的光學防盜設施了,如果在這些設施附近,噴一些液態噴霧或灑一些粉末甚至呼出一口香菸,便能清楚看見這些光線的分布。
老婆大人在日本富士山山中湖的留影,時間是清晨七點
從雲層中灑下許多光帶,配上靄靄白雪,人漂亮,風景也漂亮
OS:為了生命財產安全,我一定要這樣寫)

生活當中最容易看見的例子,就是藍色的天空。如果空氣是乾淨的,便比較少有這種現象。但若是水氣一多,水蒸氣分子直徑遠大於光的波長,雲霧中也能看到自雲層向下發散的金光閃閃、瑞氣千條。

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