Tyndallův jev

Rozbalit box

Obsah boxu

Tyndallův jev je optický jev, při kterém dochází k rozptylu světla procházejícího koloidním roztokem nebo jemnou suspenzí (tzv. Tyndallův kužel). Světlo je rozptylováno malými částicemi rozptýlenými v prostředí, které jsou větší než molekuly, ale příliš malé na to, aby byly viditelné pouhým okem. Jev je pojmenován po britském fyzikovi Johnu Tyndallovi, který ho popsal v roce 1869.

---

Mechanismus

Tyndallův jev je formou rozptylu světla, ale liší se od Rayleighova rozptylu (který vysvětluje modrou barvu nebe) velikostí rozptylujících částic.

Rayleighův rozptyl: Nastává, když jsou rozptylující částice mnohem menší než vlnová délka dopadajícího světla (např. molekuly plynu v atmosféře). Rozptyl je inverzně úměrný čtvrté mocnině vlnové délky, což znamená, že modré světlo (kratší vlnová délka) je rozptylováno mnohem silněji než červené světlo (delší vlnová délka).
Tyndallův jev: Nastává, když jsou rozptylující částice větší než u Rayleighova rozptylu, ale stále menší než přibližně 1 mikrometr (μm). Tyto částice jsou srovnatelné s vlnovou délkou viditelného světla nebo jen o něco větší. V tomto případě se světlo rozptyluje silněji, a to do všech směrů, a často způsobuje namodralý nebo zakalený vzhled koloidního roztoku. Intenzita rozptylu není tak silně závislá na vlnové délce jako u Rayleighova rozptylu.

Klíčové charakteristiky

Viditelnost paprsku: Nejvýraznějším znakem Tyndallova jevu je, že světelný paprsek se stává viditelným při průchodu koloidním roztokem, zatímco v pravém roztoku (kde jsou rozpuštěné látky tvořeny molekulami nebo ionty) není paprsek viditelný.
Zabarvení: Rozptýlené světlo má často namodralý odstín (např. modrá obloha), zatímco prošlé světlo (viděné přímo) je žluté nebo načervenalé (např. východ nebo západ slunce).

---

Příklady Tyndallova jevu

Dým a mlha: V kouři nebo mlze jsou viditelné paprsky světla (např. světla auta v mlze nebo světelné kužely ve tmě plné kouře). Částice kouře nebo kapičky vody v mlze rozptylují světlo.
Modrá barva duhovky (modré oči): Modrá barva očí je způsobena Tyndallovým jevem. Duhovka obsahuje malé množství pigmentu melaninu a drobné kolagenové vlákna. Světlo dopadající na duhovku je rozptylováno těmito vlákny, přičemž modré vlnové délky jsou rozptylovány více a zpětně odráženy, což dává oku modrý vzhled.
Modrá barva některých ptačích per: Struktury v peří rozptylují modré světlo.
Modrá barva ledovců: U velkých mas ledu dochází k rozptylu světla. Dlouhé vlnové délky (červené, žluté) jsou pohlcovány, zatímco krátké vlnové délky (modré) jsou rozptylovány a odráženy.
Zákaly v kapalinách: Například zředěné mléko ve vodě, želatina ve vodě nebo krevní plazma.
Zákal v atmosféře: V oblastech se silným znečištěním ovzduší (smog) mohou sluneční paprsky vytvářet viditelné kužely světla.

---

Rozdíl od Rayleighova rozptylu

Ačkoli oba jevy zahrnují rozptyl světla, klíčový rozdíl je ve velikosti částic vzhledem k vlnové délce světla.

Rayleighův rozptyl: Částice << vlnová délka světla. Typické pro plyny (modré nebe).
Tyndallův jev: Částice ≈ vlnová délka světla. Typické pro koloidy a suspenze (mlha, kouř, modré oči).

---

Pro laiky

Představte si, že je tma a vy pustíte silný světelný paprsek z baterky přes pokoj. Pokud je vzduch úplně čistý, paprsek skoro neuvidíte. Ale pokud je ve vzduchu prach, nebo když někdo kouří, najednou uvidíte, jak se ten paprsek rozsvítí – uvidíte takový světelný kužel.

To je přesně Tyndallův jev. Světlo se "rozbíjí" o ty malé, neviditelné částečky (prach, kapky mlhy, částečky kouře) a rozptyluje se do všech stran, takže ten paprsek najednou vidíte. V čistém vzduchu je jenom tak malinkých částeček (molekuly), že se o ně světlo nerozbíjí tak silně, proto paprsek nevidíte.

Stejně tak to funguje u modrých očí. Modrá barva není kvůli modrému pigmentu, ale proto, že v duhovce jsou tak malé struktury, že rozptylují modrou barvu světla více než ostatní barvy, a proto se modrá barva odráží k nám.

---

Odkazy

---

Kategorie