当丁达尔效应发生时，光有了形状

◎本刊综合

1836年，英国物理学家约翰·丁达尔发现，若让一束汇聚的光通过溶胶，则从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，于是发现了神奇的“丁达尔现象”（也叫“丁达尔效应”）。

图1 树林里的丁达尔效应（图/千图网）

丁达尔效应的原理

在光的传播过程中，光线照射粒子时，如果粒子直径远远大于入射光波长，则发生光的反射现象；如果粒子直径小于入射光波长，则发生光的散射现象，这时观察到的是光波环绕微粒并向其四周放射的光，被称为散射光或乳光，丁达尔效应就是光的散射现象或乳光现象。

要产生丁达尔效应，除了需要光源，也需要胶体。云、雾、烟尘这些都是胶体，由于这些胶体的分散剂是空气，所以它们属于气溶胶。同样地，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。

发生丁达尔效应时，人们可以看到一条条“光路”，它们时而为圆柱形，时而为圆锥形，仿佛光有了形状。

实验室中的丁达尔效应

在化学中，根据溶质的直径大小，可将分散系（一种或多种物质分散在另一种或多种物质中所得到的混合物）分为真溶液、胶体、大分子溶液等，其中胶体的溶质直径范围与能形成丁达尔效应的粒子直径范围较吻合。因此，可用丁达尔效应辨别胶体与真溶液。

如图2所示，当光束通过Fe(OH)3胶体时，可以看到一条光路，而当光束通过CuSO4溶液时，则看不到。

图2 丁达尔效应实验

生活中的丁达尔效应

丁达尔效应在日常生活中随处可见：在大气层中，日落时分或雨后云层较多时，大气中有雾气或灰尘，刚好太阳光投射在上面，被分割成一条条“光路”，这是丁达尔效应；当人们漫步在林间小道，抬头仰望天空，阳光透过树叶的孔隙倾泻而下，一束束地打在人们身上，这也是丁达尔效应……

摄影界将丁达尔效应趣称为“耶稣光”，因其看起来十分圣洁、壮观。在空气湿度大的清晨、雨过天晴时、云层密度大的黄昏时分或是雾气多的山区都容易形成“耶稣光”，此时摄影爱好者可选择较暗的背景，缩小光圈，运用点测光形成明暗对比，将这美好的画面记录下来。

图3 耶稣光（图/千图网）

观看电影时，在电影院黑暗的环境下，由正对着屏幕的高功率投影仪发出来的光束也是丁达尔效应。电影院空气中含有较多的尘埃，充当了胶体。同理可得，黑暗中的聚光灯、漆黑环境下的手电筒光柱、夜间激光灯等都是丁达尔效应。

图4 投影仪的丁达尔效应（图/千图网）

除了黑夜，丁达尔效应在恶劣天气时也发挥着作用。雾霾、沙尘暴等恶劣天气出现时，汽车驾驶员常常因看不清楚而误判信号灯指示，于是研究者利用丁达尔效应设计了一种新型交通信号灯辅助装置，红灯亮时，路口信号灯散发多道光束，形成视觉冲击，帮助驾驶员准确辨别交通信号，避免误判引发事故。