清晨的森林里,陽(yáng)光透過(guò)樹(shù)葉的縫隙灑下,在霧氣中形成一道道明亮的光柱,仿佛貫穿天地的條條大路。這種現(xiàn)象背后的原理就是丁達(dá)爾效應(yīng)。
19世紀(jì),英國(guó)物理學(xué)家約翰·丁達(dá)爾在阿爾卑斯山登山時(shí),被天空的藍(lán)色深深吸引。他開(kāi)始思考:為什么天空是藍(lán)色的?為了尋找答案,他在實(shí)驗(yàn)室里用玻璃管、燈和煙霧模擬天空、太陽(yáng)和云霧。雖然他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論后來(lái)被證明是錯(cuò)誤的(天空的藍(lán)色其實(shí)是瑞利散射的結(jié)果),但在這個(gè)過(guò)程中,他意外發(fā)現(xiàn)了一種光的散射現(xiàn)象——當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)膠體時(shí),會(huì)形成一條明亮的“光路”。
丁達(dá)爾效應(yīng)的本質(zhì)是光被膠體中的微粒散射。膠體粒子的直徑通常在1~100納米,這個(gè)尺寸剛好適合散射可見(jiàn)光(波長(zhǎng)為400~700納米)。當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)膠體時(shí),微粒會(huì)將光“打散”,形成一條條清晰的光路。這種現(xiàn)象在溶液中幾乎不會(huì)出現(xiàn),因?yàn)槿芤褐械牧W犹?,而在濁液中光線(xiàn)則會(huì)直接反射或被吸收。
1.清晨的森林光柱:霧氣中的水滴散射陽(yáng)光,形成一道道光束,仿佛大自然在繪制光的畫(huà)卷。
2. 牛奶中的光散射:牛奶是膠體,當(dāng)光線(xiàn)穿過(guò)時(shí),你會(huì)看到光路變得朦朧而明亮。
3. 雨后的“天光”:雨滴和塵埃散射陽(yáng)光,形成壯觀(guān)的光束,仿佛天降神跡。
丁達(dá)爾效應(yīng)并不是光散射的唯一現(xiàn)象。瑞利散射解釋了天空為何是藍(lán)色,而米氏散射則讓云朵呈現(xiàn)出潔白如雪的外觀(guān)。這些現(xiàn)象共同構(gòu)成了光與塵等微粒的奇妙“舞蹈”。
攝影愛(ài)好者常常將丁達(dá)爾效應(yīng)稱(chēng)為“天光”,因?yàn)樗尮饩€(xiàn)變得立體而神圣。無(wú)論是清晨的森林,還是雨后的城市,丁達(dá)爾效應(yīng)都在提醒我們:科學(xué)與美學(xué)從來(lái)不是對(duì)立的,它們只是同一枚硬幣的兩面。