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當光遇上瓶瓶罐罐水溶液~廷得耳效應(乳光現象)

光遇到瓶瓶罐罐裡的溶質微粒,可能穿透、反射、散射。當然,也有像醬油這類,光被吸收了~最後什麼都看不到。

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2019-10-23 23:15:02 最後編修
2017-10-23 13:55:13 By zfang
 

小朋友喜歡玩手電筒,喜歡這些光亮,在手上晃動著手電筒,牆上或地上就會有大幅度的光點移動,還可以玩影子遊戲。除此之外,手電筒還能怎麼玩?試試用手電筒照照家中裝有各式溶液的瓶瓶罐罐吧,看看會出現什麼變化?

生活中有各式各樣的溶液,有些溶劑是水,有些溶劑是有機物質(酒精)等。溶液分類法有好幾種,其中依溶質粒子的大小可分為真溶液、膠體溶液、懸浮液。

  • 真溶液:溶質粒子為分子或離子,直徑小於1nm,例如:糖水、鹽水、酒。
  • 膠體溶液:溶質粒子多為高分子、帶電粒子團等,粒子均勻分散在溶液中不會沉積,直徑在1~100nm,例如:咖啡、牛奶。
    (有廷得耳效應、有布朗運動)
  • 懸浮液:溶質粒子大於100nm,置放一段時間,顆粒會沉積容器底部。(有廷得耳效應、無布朗運動)

膠體粒子與其說是“溶於”溶劑中,不如說是“分散”於溶劑中(因為根本不會溶)。所以在化學上把膠體溶液稱為「分散系」,溶劑稱為「分散媒」,溶質稱為「分散質」。膠體粒子因帶電與布朗運動而能均勻分散在溶液中不沉澱。


左圖為稀薄牛奶溶液,可以看到廷得耳效應;右圖則為真溶液,在溶液中看不到光束。

廷得耳效應是膠體溶液的特性之一,當較強的光束通過膠體溶液時,因膠體溶質的粒子較大會造成光的散射,因而出現一道明亮而清楚的光徑(光束)。如果光照到真溶液,光線會直接穿過去,看不到光束。並不是透明的溶液就是真溶液,有顏色或混濁的就是膠體溶液喔!! 利用廷得耳效應的光束我們可以簡單來檢驗溶液是真溶液或膠體溶液。廷得耳效應只是辨別方法之一,懸浮液也能分散光線,要分辨膠體溶液還須藉助其他特性,例如帶電溶質粒子的凝析現象(豆漿變豆花)。

找出家中裝有各式溶液的瓶瓶罐罐,用手電筒照照看結果如何?透過去的光有變化嗎?


這是我家找到的瓶瓶罐罐,多是小朋友的藥水、糖漿、漱口水。
(沒有任何保養品化妝水...等~唉~)

透明罐身比較適合實驗,不用將溶液倒出,直接用手電筒貼近罐身,觀察瓶身與對向(穿透)的光,避免眼睛直視光源,可以將光投影在牆面上再觀察。這篇文章中,同時用手電筒與雷射筆一同比較結果。警語:雷射筆能量高光線集中,危險,不適合小朋友單獨操作,建議家中使用小手電筒實驗就好。


漱口水:經手電筒照射後整個瓶子都出現藍色光,為什麼整罐都變亮?


紫色糖漿:看樣子光很難穿透~不少光被瓶身反射回~


白色糖漿:在雷射筆紅光照射下,雖然看不見光徑,但發現散射的紅光使整罐都變紅了。

這效果,拿來做光與色的實驗也不錯,看看在不同色光下,有色糖漿的顏色變化!


黃色糖漿:白光下整罐顯現糖漿的原色(黃色),而在紅光下反射[散射出的紅光]啦!(在黑暗處比小夜燈還迷人~)

 

一般的膠體溶液,經照光後溶液中會一條光束,廷得耳效應明顯。不過,有些溶液會因為濃度大,出現整罐都是光亮的情況,這種光~也被稱為乳光。二者都是屬於散射,廷得耳散射。散射現象明顯時,每一個微粒可以視為一個小光源,無數發光體散射結果讓光有放大的感覺。

 
例如,照射紅色退燒糖漿下部分,裡頭的溶質將入射光散射,使整罐都發亮!(明明上半部是空的呢!)

光遇到瓶瓶罐罐裡的溶質微粒,可能穿透、反射、散射。當然,也有像醬油這類,光被吸收了~最後什麼都看不到。實驗後會發現,生活中許多濃稠狀的溶液,看起來雖然透明,但多能將光散射。之前提過的將光照在果糖(高果糖糖漿,果糖與挖耳器有啥關係?亮亮挖耳器)、發光手環的塑膠環、點亮一公升的光中加入漂白水的水溶液將陽光引入並放大,都是散射光的應用。

也可以挑一二種來試試不同濃度下,結果有什麼不同。以上實驗效果也有可能受到容器本身的影響,如果要更標準化實驗,應該要倒出在同一種容器中。不過呢~既是生活小實驗,就不必太麻煩,還是隨意~~輕鬆試。

 

(本篇的相片風格特別不一樣喔~,這麼正經的相片我拍不出來啦!感謝Axer大好人協助^ ^ )

2014-03-08

 

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