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生活中的廷得耳效應與模擬實驗

要解釋為什麼看得到光,這得由二個廣口瓶開始,其中一個裝了煙,一個沒有。

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2019-10-25 00:47:31 最後編修
2017-11-08 22:29:11 By zfang
 

這系列文章的念頭擱了很久,二年前,學生敬家問了我這個問題,『老師,為什麼烤肉的時候澆水,產生煙霧會正好讓光形成光束?』並給了我這張相片。

當時即將要調校離開,很感動這孩子願意分享她的生活觀察,不想只是解答原理,還希望透過實際拍攝相片、影片進行解說,只是~這想法一放就是二年。直到來到原住民文化園區的排灣族石板屋,終於得以看見廷得耳效應以屋內神聖的光柱以及林間的光束的方式出現。

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要解釋為什麼看得到光,這得由二個廣口瓶開始,其中一個裝了煙,一個沒有。將雷射筆的光束往沒有煙的廣口瓶照射,發現什麼?


紅亮點投射在紙上,可以知道有光穿透,但~無法看到光束穿過廣口瓶的路徑。

如果將雷射筆指向有煙的那個廣口瓶呢?


可以看見一條紅色的雷射光束。


光,始終存在著,有煙看得到光徑,沒煙則看不到。煙,扮演什麼角色?

我們要能看見物體,必須物體上有光射入我們的眼睛。因此我們的眼睛除了可以能看見本身會發光的物體,還能看見表面能反射光線入眼中的物體。

光源射出光線所行經的路徑(或所形成的光束)是無法直接看見的。若光束行經的路線有煙霧或塵埃等微粒,能將光以不同角度反射入眼,我們才能夠發現光束。

另外,廣口瓶裝煙可以看到光的實驗,還能做什麼變化呢?煙多一點?煙少一點?光束看來會如何?煙如果超極濃呢?光還能穿透嗎?


試了二個、三個裝煙的廣口瓶,雷射光的強度夠,居然都能穿透呢!

做完實驗之後還發現有趣的事,原本有煙的廣口瓶裡的煙消失了….出現了水滴,煙成了凝結核,讓水氣凝結啦!

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在上篇當光與煙霧相遇~石板屋內的神祕光柱(廷得耳效應)中,我遇見了石板屋神聖的光柱,『如果要模擬石板屋內的光柱,該怎麼做呢?』利用紙箱製做一個模型屋,裡頭鋪上黑色紙,在上方開一個天窗。


在強力手電筒照射之下,可以看到地面的光區。

如果想看到那道神聖的光柱,可以怎麼做?只要裡頭有煙便成。


將線香點燃(可多點幾隻),模型屋反扣,讓上升的煙被收集。


再將強力手電筒的燈光開啟,裡頭便出現一道光柱了!

我們能夠看見石板屋內的光柱是因為光被煙霧的懸浮粒子以不同角度反射入眼。太陽光是會隨時間而有不同的高度角,調整手電筒燈光的入射角,會看見光柱在石板屋模型中的變化,就像是鞦韆繩在擺盪。

想起勘景時達人曾提過~當陽光穿過天窗進入石板屋就會出現一個鞦韆,這是神的兒女的鞦韆。
鞦韆繩?應該要二道光柱吧?

其實,排灣族的鞦韆不是二條繩而是一條繩,人是站在繩結上方擺盪呢!

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模擬實驗的畫面是以影片方式拍攝並擷取而成的,結合這三篇影片,我很慎重地製作了一段科學教學影片,包含剪輯、配音、字幕與配樂。這段影片是我第一次用會聲會影製作的影片,雖然只有三分鐘,前前後後~應該有花了3000分鐘吧!過程中發生影片路徑中文太長而無法輸出的情況,雖然被迫重新製作,但對軟體應用的熟悉度也提升,這是我的另類收穫!影片如下:

廷得耳效應是化學上的專有名詞,當膠體溶液中懸浮或溶解的粒子大的時候,就會在溶液中看到光徑,這現象便稱為廷得耳效應,也可以用來檢驗真溶液與膠體溶液的方法之一。

『什麼是真溶液?什麼又是膠體溶液?』糖溶於水後,溶液清澈透明,這是因為糖的顆粒非常小,而且在水裡分散的很均勻的緣故,像糖水、鹽水與硫酸銅溶液等的溶液稱為真溶液。在真溶液中照光,因為溶質的粒子極小,光會穿透但不會讓我們看見光徑。

奶粉也會在水中分散,但顆粒比較大,奶粉溶液、牛奶、豆漿、膠水是膠體溶液。膠體溶液中溶質粒子很小,但可以散射光,若用一道很強的光照射膠體溶液,則可看見這道光通過膠體溶液的路徑。水氣與煙塵,也可以視為懸浮在空氣中的一種膠體溶液。

在化學人眼中,這種光束是廷得耳效應,但在物理人眼中,這卻是因為光的散射!因著懸浮粒子的大小與各色光的波長,光的散射使地球上的我們得以欣賞藍天白雲、夕陽紅,此部份則在後續再說分明。

穿透林間的光束(廷得耳效應現象篇)
當光與煙霧相遇~石板屋內的神祕光柱(廷得耳效應)
生活中的廷得耳效應與模擬實驗
在廟宇遇到那束光~廷得耳效應

分類:科學動手做 2012/05/31 06:14

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