光路可见吗？

洪唯佳

当我们去电影院看电影时，会发现电影放映室投射在屏幕上形成光柱；在黑暗中，探照灯会发出炫目光束；清晨，在茂密的树林中，我们也常常可以看到从枝叶间透过的一道道光束。大家有没有这样一个疑问：为什么我们可以在这些场合轻易地看见光束呢？为什么在家里的灯光下就看不到光束了呢？在中国科学技术馆二层探索与发现展厅“物质之妙”展区，就有一件展品叫“光路可见吗？”，将为你解答这个疑问。

在圆形的展台滑轨上放置着三个玻璃器皿展品，里面装有不同的物质。台面上有激光发射按钮，当按下按钮，激光发射装置启动，激光笔直地射向发射源对面的实体磨砂不透明挡板。此时，若用手推动玻璃罐在轨道上移動，就可以看到一个玻璃器皿里的光路可见，而另外两个玻璃器皿里光路不可见的奇妙现象。

这种现象就叫做丁达尔现象，即当一束光线透过胶体（胶体是一种均匀混合物，含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续，分散的一部分由微小的粒子或液滴所组成），从入射的垂直方向可以观察到胶体里出现一条光亮的“通路”。

光在传播的过程中，光线照射到粒子时，如果粒子大于入射光波长很多倍，则发生光的反射；如果粒子小于入射光波长，则发生光的散射。而丁达尔现象就是光的散射现象。由于胶体溶液里的粒子大小一般不超过100纳米，小于可见光波（400～700纳米），因此，当可见光透过溶胶时会产生明显的散射作用。而对于纯粹的溶液，虽然分子或离子更小，但因散射光的强度随散射粒子体积的减小而明显减弱，因此，纯粹的溶液对光的散射作用很微弱。由此可见，丁达尔现象可以用来区分胶体和溶液。

“光路可见吗？”这件展品的玻璃器皿里分别盛放了氯化钠溶液、硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体，根据上述原理，只有盛有氢氧化铁胶体的玻璃罐中的光路是可见的。

回到文章开头的问题，清晨在茂密的树林中看到的从枝叶间透过的一道道光柱，也是丁达尔现象。这是因为云、雾、烟尘也是胶体，只是这些胶体的分散剂是空气，分散质是微小的尘埃或液滴。

（本栏目合作单位：中国科学技术馆）