当一束光线透过胶体,从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”,这种现象叫丁达尔现象,也叫丁达尔效应 (Tyndall effect)。
在光的传播过程中,光线照射到粒子时,如果粒子大于入射光波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子小于入射光波长,则发生光的散射,这时观察到的是光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。
清晨,在茂密的树林中,常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱,类似这种自然界的现象,也是丁达尔现象。这是因为云,雾,烟尘也是胶体,只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴。
藍天與夕陽
瑞利散射(Rayleigh scattering), 可以解释天空为什么是蓝色的。在大氣中,相對於紅光,藍光的散射光比例比较大。
白天,太阳在我们的头顶,当太阳光经过大气层时,与空气分子(其半径远小于可见光的波长)发生瑞利散射,因为蓝光比红光波长短,瑞利散射发生得比较激烈,被散射的蓝光布满了整个天空,从而使天空呈现蓝色,但是太阳本身及其附近呈现白色或黄色,是因为此时你看到更多的是直射光而不是散射光,所以日光的颜色(白色)基本未改变——波长较长的红黄色光与蓝绿色光(少量被散射了)的混合。
但因為人眼對不同顏色的敏感度不同,以黃綠色敏感度最高,往兩邊呈鐘形分布,因此,人眼對藍色的敏感度遠大於紫色,所以即使散射的可見光波長中紫光能量最高,人眼看起來仍是藍色。
当日落或日出时,太阳几乎在我们视线的正前方,此时太阳光在大气中要走相对很长的路程,你所看到的直射光中的蓝光大量都被散射了,只剩下红橙色的光,这就是为什么日落时太阳附近呈现红色,而雲也因為反射太陽光而呈現紅色,但天空仍然是藍色的,只能说是非常昏暗的蓝黑色。如果是在月球上,因为没有大气层,天空即使在白天也是黑的。
蓝眼镜和丁达尔现象
蓝色眼睛的原因是丁达尔散射在虹膜混浊层(turbid layer)效应。虽然,棕色和黑色虹膜具有相同的层,但是它们的区别是有更多的黑色素(melanin)。
如果不健忘的话,我家的德纳里(Denali)(哈士奇Husky)就是这样一只具有丁达尔效应的名犬。