◎本刊綜合

1836年，英國物理學家約翰·丁達爾發(fā)現(xiàn)，若讓一束匯聚的光通過溶膠，則從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，于是發(fā)現(xiàn)了神奇的“丁達爾現(xiàn)象”（也叫“丁達爾效應”）。

圖1 樹林里的丁達爾效應（圖/千圖網(wǎng)）

丁達爾效應的原理

在光的傳播過程中，光線照射粒子時，如果粒子直徑遠遠大于入射光波長，則發(fā)生光的反射現(xiàn)象；如果粒子直徑小于入射光波長，則發(fā)生光的散射現(xiàn)象，這時觀察到的是光波環(huán)繞微粒并向其四周放射的光，被稱為散射光或乳光，丁達爾效應就是光的散射現(xiàn)象或乳光現(xiàn)象。

要產(chǎn)生丁達爾效應，除了需要光源，也需要膠體。云、霧、煙塵這些都是膠體，由于這些膠體的分散劑是空氣，所以它們屬于氣溶膠。同樣地，液溶膠是以液體作為分散劑的溶膠，如蛋白溶液、淀粉溶液等，固溶膠是以固體作為分散劑的溶膠，如有色玻璃等。

發(fā)生丁達爾效應時，人們可以看到一條條“光路”，它們時而為圓柱形，時而為圓錐形，仿佛光有了形狀。

實驗室中的丁達爾效應

在化學中，根據(jù)溶質(zhì)的直徑大小，可將分散系（一種或多種物質(zhì)分散在另一種或多種物質(zhì)中所得到的混合物）分為真溶液、膠體、大分子溶液等，其中膠體的溶質(zhì)直徑范圍與能形成丁達爾效應的粒子直徑范圍較吻合。因此，可用丁達爾效應辨別膠體與真溶液。

如圖2所示，當光束通過Fe(OH)3膠體時，可以看到一條光路，而當光束通過CuSO4溶液時，則看不到。

圖2 丁達爾效應實驗

生活中的丁達爾效應

丁達爾效應在日常生活中隨處可見：在大氣層中，日落時分或雨后云層較多時，大氣中有霧氣或灰塵，剛好太陽光投射在上面，被分割成一條條“光路”，這是丁達爾效應；當人們漫步在林間小道，抬頭仰望天空，陽光透過樹葉的孔隙傾瀉而下，一束束地打在人們身上，這也是丁達爾效應……

攝影界將丁達爾效應趣稱為“耶穌光”，因其看起來十分圣潔、壯觀。在空氣濕度大的清晨、雨過天晴時、云層密度大的黃昏時分或是霧氣多的山區(qū)都容易形成“耶穌光”，此時攝影愛好者可選擇較暗的背景，縮小光圈，運用點測光形成明暗對比，將這美好的畫面記錄下來。

圖3 耶穌光（圖/千圖網(wǎng)）

觀看電影時，在電影院黑暗的環(huán)境下，由正對著屏幕的高功率投影儀發(fā)出來的光束也是丁達爾效應。電影院空氣中含有較多的塵埃，充當了膠體。同理可得，黑暗中的聚光燈、漆黑環(huán)境下的手電筒光柱、夜間激光燈等都是丁達爾效應。

圖4 投影儀的丁達爾效應（圖/千圖網(wǎng)）

除了黑夜，丁達爾效應在惡劣天氣時也發(fā)揮著作用。霧霾、沙塵暴等惡劣天氣出現(xiàn)時，汽車駕駛員常常因看不清楚而誤判信號燈指示，于是研究者利用丁達爾效應設(shè)計了一種新型交通信號燈輔助裝置，紅燈亮時，路口信號燈散發(fā)多道光束，形成視覺沖擊，幫助駕駛員準確辨別交通信號，避免誤判引發(fā)事故。