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举个栗子:赵薇说的丁达尔现象是什么?能杜绝吗?

日报 举个栗子 2年前 (2017-11-16) 271次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:赵薇说的丁达尔现象是什么?能杜绝吗?

最近,著名影视明星赵薇发布了一条呼吁少放烟花爆竹、治理雾霾天气的微博引起了大家的关注。而微博中一句“从身边小事做起,杜绝丁达尔现象”又带给大家一个新名词“丁达尔现象”。什么是丁达尔现象?它和雾霾是什么关系?丁达尔现象能够被杜绝吗?

举个栗子:赵薇说的丁达尔现象是什么?能杜绝吗?

丁达尔现象,是由英国科学家约翰?丁达尔于 19 世纪中期进行研究而得名的。简单来说,丁达尔现象就是一束光在通过分散有一定大小颗粒的分散系(包括液体和气体)时,能产生一条明显可见的光路的现象。

那么,这条光路是如何产生的呢?这是由分散系中存在的颗粒物质对光的散射造成的。如果分散系中颗粒的大小可以和入射光的波长相当(一般来说即大于入射光波长的 1/10,对于可见光来说大小约超过数十纳米即可),当光照射到这样的颗粒上时,会有一部分光随机的向其他方向发散开来,这就造成了光的散射。这些不再沿着照射方向传播的光被我们看见,这就形成了明显的光路。

不过,如果颗粒太大或太小,都会对散射发生影响。如果颗粒太小,这种单纯改变光路的散射(称为米氏散射)就会变得很弱,使得丁达尔现象不再显著。当颗粒直径达到分子尺度时,另一种依赖于入射光波长散射模式(称为瑞利散射)成为主导因素,而瑞利散射由于各个小颗粒之间光线的相干,因此不能形成可见光路。利用丁达尔现象的这一特性,可以作为区分分散质以单独分子存在的溶液,以及以分子团(大小介于 1-100 纳米之间)存在的胶体的依据。以另一方面,如果颗粒过大,那么颗粒对光线的反射成为了主导因素,同样不利于丁达尔现象的产生。

那么大家应该知道雾霾和丁达尔现象的关系了:在雾霾天气中,有大量不同大小的小颗粒悬浮在空气之中,这些颗粒中较小的部分,其大小能够满足丁达尔现象产生的条件,因此若在雾霾中打开路灯或车灯,就能看见典型的丁达尔现象的光路。因此说,雾霾的确可以产生丁达尔现象。

丁达尔现象可以被“杜绝”么?其实这个问题并不恰当。丁达尔现象是分散系的光学特性,只要分散系中的颗粒大小符合要求就能产生丁达尔现象。此外,丁达尔现象只对颗粒大小有要求,而对颗粒成分并没有要求,雾霾形成丁达尔现象,只是由于悬浮颗粒大小符合罢了。其实,在干净的环境中,如果有薄雾飘过,一样能观察到丁达尔现象。不过要指出的是,在较厚的雾中,由于水滴颗粒较大,这时光线在小水滴间的漫反射对光路的产生贡献更大。毕竟我们能看到那白雾正是光线反射的结果。

综上,丁达尔现象本身是无法杜绝的,但我们可以通过减少尾气排放、少放烟花炮竹等方式减少雾霾颗粒。从这个角度来说,通过我们的努力,的确可以杜绝由于雾霾形成的丁达尔现象。


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