丁达尔效应:透过粒子的浪漫光束
张帝凤 牟新利
①近日,在云南省临沧市双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县勐库镇冰岛村等地上空,多次出现丁达尔效应,一缕缕阳光透过云层缝隙照射到茶园,十分壮观。
②丁达尔效应是最初由英国物理学家约翰·丁达尔发现的一种与光相关的特殊现象。它是这样定义的:当一束可见光通过胶体时,可以看到一条光亮的“通路”,这条“通路”是由于胶体粒子对光的散射形成的。
③很多人有过这样的经历,清晨走在一片小树林里,尚未散去的潮气凝成了一层薄薄的雾气,刚刚升起的太阳从林中倾斜射入阳光。这时,虚无的光有了形状,化作树林缝隙的一道道光束。当阳光穿透云层时,借助空中的微尘和粒子,在天地之间延伸出一条条无边界的光线。这种自然现象就是现实生活中的丁达尔效应。
④在光的传播过程中,当光线照射到粒子时,如果粒子直径大于入射光的波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子直径小于入射光的波长,则发生光的散射,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象。由于胶体粒子直径一般不超过100纳米,小于可见光的波长(400~760纳米),因此,当可见光透过溶胶时会产生明显的散射现象。溶液也发生光的散射,但由于溶液中粒子的直径小于1纳米,散射极其微弱。此外,散射光强度还随分散质粒子浓度增大而增强,因此在观察丁达尔效应时,溶胶中分散质粒子浓度不能太小。
⑤在化学中通常用丁达尔效应来区分溶液和胶体。从微观角度来看,溶液和胶体的本质区别是分散质粒子直径大小不同,可通过微粒检测仪鉴别粒子大小,但在实际生产生活中,每次都需要用精密仪器来测量很不方便。因此,人们由微观检测粒子大小改为采用激光笔照射标签不明的溶液和胶体,通过观察是否有一条光亮的“通路”来区分溶液和胶体,从而大大节约时间和成本。
⑥要产生丁达尔效应,除了需要光源,还需要胶体。云、雾、烟尘这些都是胶体,由于这些胶体的分散剂是空气,所以属于气溶胶;液溶胶是以液体作为分散剂的溶胶,如蛋白溶液、淀粉溶液等;固溶胶是以固体作为分散剂的溶胶,如有色玻璃等。
⑦随着光学理论蓬勃发展,丁达尔效应的应用领域有了很大程度的扩展。研究人员利用丁达尔效应设计了一种新型交通信号灯辅助装置。在红灯亮时,路口信号灯散发出多道光束,形成视觉冲击,帮助行人和驾驶员准确辨别交通信号变换情况,避免误判引发事故。
⑧丁达尔效应应用于对环境污染的检测处理,是近年来研究的热点方向。污染检测技术主要检测水源中的金属离子,包括铁、银、汞、镉等元素。丁达尔效应在工业生产和食品安全领域也有一定的应用,例如,疏水材料生产、提高太阳能电池光转化效率、白酒鉴定、茶叶农药残留检测等。
(选自《科普时报》2024年5月9日,有删改)
|新考法·活动情境|“复兴中学”的科技社团准备开展“丁达尔效应:透过粒子的浪漫光束”专题讲座,开展讲座前,社团成员小语想邀请你和他一起完成讲座内容的准备工作。
1.【丁达尔效应的介绍】小语准备将上述文本内容整理成宣传海报张贴在礼堂门口,你认为可以从哪三个方面介绍丁达尔效应? (3分)

2.【我所了解的丁达尔效应】为了让参加讲座的同学更好地掌握专题知识,小语在讲座的最后设置了抢答环节,你认为下列表述不恰当的一项是(3分) ()
A.文章标题概括了文章的主要内容,且“浪漫光束”生动形象,能激发读者的阅读兴趣。
B.第①段举云南省临沧市多地出现丁达尔效应的例子,引出说明对象丁达尔效应。
C.当光线照射到直径大于入射光的波长很多倍的粒子时,就产生了丁达尔效应。
D.要产生丁达尔效应需要胶体,胶体可分为气溶胶、液溶胶、固溶胶三个类别。
3.【揭开丁达尔效应的神秘面纱】听完讲座后,小文让大家用现实生活中的现象来解释丁达尔效应,请你根据上面的资料进行总结。(3分)

1. 参考答案 ①丁达尔效应的定义和由来(1分);②产生丁达尔效应的原理(1分);③丁达尔效应的应用(1分)。
三段式解析
【考点推导】 题干关键点:三个方面;介绍;丁达尔效应→考查概括文章内容
【解题思路】 第一步,通读全文,梳理文章内容;第二步,抓住关键语句,分三个方面概括作答。
【据题精析】 根据第②段中的“丁达尔效应是最初由英国物理学家约翰·丁达尔发现的一种与光相关的特殊现象”“当一束可见光通过胶体时……这条‘通路’是由于胶体粒子对光的散射形成的”可知,本文介绍了丁达尔效应的定义和由来。根据第④段中的“在光的传播过程中……丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象”和第⑥段中的“要产生丁达尔效应,除了需要光源,还需要胶体”可知,本文介绍了产生丁达尔效应的原理。根据第⑤段中的“在化学中通常用丁达尔效应来区分溶液和胶体”、第⑦段中的“研究人员利用丁达尔效应设计了一种新型交通信号灯辅助装置”和第⑧段中的“丁达尔效应用于对环境污染的检测处理,是近年来研究的热点方向”可知,本文还介绍了丁达尔效应在现实生活中的应用。
2. 参考答案 C
三段式解析
【考点推导】 题干关键点:表述;不恰当→考查辨析文章内容
【解题思路】 第一步,阅读四个选项,明确要点;第二步,将选项的表述与文中相关内容比对分析,判断正误。
【据题精析】 C.根据第④段中的“如果粒子直径大于入射光的波长很多倍,则发生光的反射;如果粒子直径小于入射光的波长,则发生光的散射,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象”可知,产生丁达尔效应的条件是粒子直径小于入射光的波长。故本项表述错误。
3. 参考答案 丁达尔效应是光透过云层(1分),借助直径小于人射光波长的粒子(1分),在天地间延伸出无边界光线的散射现象(或“乳光现象”)(1分)。
三段式解析
【考点推导】 题干关键点:解释;丁达尔效应→考查概括文章内容
【解题思路】 第一步,从文中找到现实生活中有关定义丁达尔效应的关键语句;第二步,用简明扼要的语言,解释什么是丁达尔效应。
【据题精析】 根据第③段中的“当阳光穿透云层时,借助空中的微尘和粒子,在天地之间延伸出一条条无边界的光线。这种自然现象就是现实生活中的丁达尔效应”和第④段中的“如果粒子直径小于入射光的波长,则发生光的散射,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光的散射现象或称乳光现象”等内容进行总结。