Tyndall effekti

Тйндалл эффекти — коллоид ёки жуда нозик тинч турган зарралар томонидан ёруғлик тарқалиши ҳодисасидир. Тйндалл сочилиши сифатида ҳам танилган, у Рейлининг тарқалишига ўхшайди, чунки тарқалган ёруғликнинг интенсивлиги тўлқин узунлигининг тўртинчи кучига тескари пропорционалдир, шунинг учун кўк ёруғлик қизил нурга қараганда анча кучлироқ тарқалади. Кундалик ҳаётда баъзан мотоцикллар чиқарадиган тутунда кўринадиган кўк ранг мисол бўлади, хусусан, ёниб кетган двигател мойи бу зарраларни таъминлайдиган икки зарбали машиналар.

Тйндалл эффекти остида узунроқ тўлқин узунликлари кўпроқ узатилади, қисқароқ тўлқин узунликлари эса тарқалиш орқали кўпроқ диффуз тарзда акс этади . Тйндалл эффекти ёруғлик сочувчи заррачалар бошқа ёруғлик ўтказувчи муҳитда тарқалганда намоён бўлади, бу ерда алоҳида заррачанинг диаметри тахминан 40 дан 900 нм оралиғида, яъни кўринадиган ёруғлик тўлқин узунликларидан бироз паст ёки яқин жойлашган (400-750 нм).

Бу, айниқса, коллоид аралашмалар ва нозик суспензиялар учун қўлланади; масалан, аэрозоллар ва бошқа коллоид моддалардаги заррачаларнинг ўлчами ва зичлигини аниқлаш учун нефелометрларда Тиндалл эффекти қўлланади. Ушбу ҳодисани ўрганиш тўғридан-тўғри ултрамикроскоп ва турбидиметрия ихтиросига олиб келди.

Бу ҳодисани биринчи марта кенг ўрганган 19-аср физиги Жон Тйндалл шарафига номланган.

Тарихи

Бу ҳодисани кашф қилишдан олдин, Тйндалл, биринчи навбатда, молекуляр даражада радиациявий иссиқликни ютиш ва чиқариш бўйича иши билан машҳур эди. Унинг бу соҳада олиб борган тадқиқотларида сузувчи чанг ва бошқа заррачаларнинг барча излари тозаланган ҳаводан фойдаланиш зарурияти пайдо бўлди ва бу зарраларни аниқлашнинг энг яхши усули ҳавони кучли ёруғликда ювиш эди. 1860-йилларда Тйндалл турли газлар ва суюқликлар орқали ёруғлик, порлаш нурлари билан бир қатор тажрибалар ўтказди ва натижаларни қайд этди. Шундай қилиб, Тиндалл трубкани аста-секин тутун билан тўлдирганда ва ундан ёруғлик нурини ўтказиб юборганда, нур найчанинг четидан кўк, лекин четидан қизил бўлиб кўринишини аниқлади. Ушбу кузатиш Тиндаллга биринчи навбатда кейинчалик унинг номи билан аталадиган ҳодисани таклиф қилиш имконини берди.

1902-йилда ултрамикроскоп Cарл Зеисс АГ компаниясида ишлаган Ричард Адолф Зсигмонди (1865-1929) ва Генри Сиэдентопф (1872—1940) томонидан ишлаб чиқилган. Тйндалл эффектига бўлган қизиқиш уларни ёруғлик учун ёрқин қуёш нурини қўллашга олиб келди ва улар кıзıлcıк шиша рангини ҳосил қилувчи 4 нм кичик олтин нанозаррачаларнинг ҳажмини аниқлашга муваффақ бўлишди. Бу иш бевосита Зсигмондининг кимё бўйича Нобел мукофотига олиб келди.

Райлеигҳ сочилиши билан таққослаш

Райлеигҳнинг сочилиши ёруғлик сочувчи зарраларнинг ёруғлик тўлқин узунлигидан анча кичик бўлишини талаб қиладиган математик формула билан аниқланади. Заррачалар дисперсияси Райлеигҳ формуласига мос келиши учун заррачалар ўлчамлари тахминан 40 нанометрдан паст бўлиши керак (кўринадиган ёруғлик учун) ва зарралар алоҳида молекулалар бўлиши мумкин. Коллоид зарралар каттароқ ва ёруғлик тўлқин узунлигининг ўлчамига қўпол яқин жойлашган. Тиндаллнинг сочилиши, яъни коллоид заррачаларнинг тарқалиши заррачаларнинг катталиги каттароқ бўлгани сабабли Релейнинг тарқалишига қараганда анча кучлироқдир. Интенсивлик учун заррача ўлчами коэффициэнтининг аҳамиятини унинг Релейнинг тарқалиши интенсивлигининг математик баёнотида мавжуд бўлган катта кўрсаткичда кўриш мумкин. Агар коллоид зарралар сфероид бўлса, Тиндаллнинг сочилишини ёруғлик тўлқин узунлигига қўпол яқинликдаги заррача ўлчамларини тан оладиган Миэ назарияси нуқтаи назаридан математик таҳлил қилиш мумкин. Мураккаб шаклдаги зарралар томонидан ёруғликнинг тарқалиши Т-матрица усули билан тавсифланади.

Мовий ирислар

Кўздаги кўк ìрíсí кўк рангга эга бўлиб, строма ёки олд қатламнинг фиброваскуляр тузилишида яхши осилган, диаметри тахминан 0,6 микрометр бўлган кўплаб майда зарраларни ўз ичига олган ìрíсíдаги лойқа муҳитнинг шаффоф қатлами Тйндалл томонидан тарқалиши туфайли кўк рангга эга. ирисдан. Баъзи жигарранг ирислар бир хил қатламга эга, фақат меланин миқдори кўпроқ. Ўртача миқдорда меланин финдиқ, тўқ кўк ва яшил кўзларни ҳосил қилади.

Иккала заррача ва меланинни ўз ичига олган кўзларда меланин ёруғликни ўзлаштиради. Меланин йўқ бўлганда, қатлам шаффоф бўлади (яъни, ўтадиган ёруғлик зарралар томонидан тасодифий ва диффуз равишда тарқалади) ва бу шаффоф қатламга кирадиган ёруғликнинг сезиларли қисми радиал тарқалган йўл орқали қайтадан пайдо бўлади. Яъни, орқага тарқалиш мавжуд, ёруғлик тўлқинларининг қайта йўналтирилиши очиқ ҳавога.

Сочилиш кўпроқ қисқа тўлқин узунликларида содир бўлади. Узунроқ тўлқин узунликлари сарғиш ёруғликнинг ўзгармас йўллари билан тўғридан-тўғри шаффоф қатлам орқали ўтади ва кейин ириснинг орқа томонидаги кейинги қатламга дуч келади, бу эпителия ёки увеа деб аталадиган ёруғликни ютувчи бўлиб, жигарранг-қора рангга эга. Заррачалар томонидан тарқалган тарқоқ кўк ёруғликнинг ёрқинлиги ёки интенсивлиги строма ичидаги заррачаларнинг лойқа муҳити билан бирга ушбу қатламга боғлиқ.

Шундай қилиб, узунроқ тўлқин узунликлари қисқароқ тўлқин узунликлари каби очиқ ҳавога қайтарилмайди (сочилиш йўли билан). Қисқа тўлқин узунликлари кўк тўлқин узунликлари бўлгани учун, бу кўздан чиқадиган ёруғликда кўк рангни келтириб чиқаради. Мовий ìрíсí структуравий рангнинг намунасидир, чунки у ранг ҳосил қилиш учун фақат лойқа муҳит орқали ёруғликнинг аралашувига таянади.

Мовий кўзлар ва жигарранг кўзлар, шунинг учун иккаласи ҳам анатомик жиҳатдан бир-биридан генетик жиҳатдан ўзгармас тарзда фарқ қилади, чунки лойқа муҳит ва меланин ўртасидаги фарқ, шунингдек, иккала турдаги кўз ранги бир-бирига „аралаштирилган“ бўлса ҳам, функсионал жиҳатдан алоҳида бўлиб қолиши мумкин.

Тйндалл сочилишидан фарқ қилувчи шунга ўхшаш ҳодисалар

Кундузги осмон булутли бўлса, қуёш нурлари булутларнинг лойқа қатламидан ўтади, натижада эрга тарқоқ, тарқоқ нур (қуёш нурлари) пайдо бўлади. Бу Тйндаллнинг сочилиши ўрнига Миэ сочилишини кўрсатади, чунки булут томчилари ёруғлик тўлқин узунлигидан каттароқдир ва барча рангларни тахминан тенг равишда тарқатади. Кундузги осмон булуциз бўлса, осмон ранги Тйндалл сочилиши ўрнига Райлеигҳ тарқалиши туфайли кўк бўлади, чунки тарқаладиган зарралар ҳаво молекулалари бўлиб, улар кўринадиган ёруғлик тўлқини узунликларидан анча кичикдир. Худди шундай, Тйндалл эффекти атамаси ҳаводаги катта, макроскопик чанг зарралари томонидан ёруғлик тарқалишига нотўғри қўлланади. Аммо, уларнинг катта ҳажми туфайли, улар Тйндалл сочилишини кўрсатмайди.

Манбалар

Адабиётлар

Ҳелменстине, Анне Мариэ (Фебруарй 3, 2020). „Тйндалл Эффеcт Дефинитион анд Эхамплес“. ТҳоугҳтCо.
Репортед ин а 10-паге биограпҳй оф Тйндалл бй Артҳур Wҳитморе Смитҳ, а профессор оф пҳйсиcс, wритинг ин ан Америcан сcиэнтифиc монтҳлй ин 1920; аваилабле онлине.
„Жоҳн Тйндалл’с блуэ скй аппаратус“. Роял Институтион. Ретриэвед 2021-03-08.
„Ричард Адолф Зсигмондй: Пропертиэс оф Cоллоидс“. Нобел Леcтурес, Чемистрй 1922-1941. Амстердам: Элсевиэр Публишинг Cомпанй. 1966.