كيف يستخدم تأثير تندال للتمييز بين المخلوط
تظهر الحزمة الضوئية بوضوح في المحلول الغروي، ولكنها لا ترى في المحلول نفسه حيث تكون جزيئات المحاليل الغروية كبيرة بما يكفي لتشتيت الضوء (ظاهرة تندال).
أمثلة على المخاليط الغروية
- المخاليط غير المتجانسة هي أحد أنواع المخاليط التي لا تمتلك تركيبةً موحدة، بمعنى أنه لا يتم بها توزيع المواد بطريقة متساوية، ومن الممكن أن يتم فصل تلك المواد بواسطة الوسائل الميكانيكية ومن أمثلة تلك الوسائل الغربلة، والترشيح، كما يمكن استخدام الجاذبية والتي يعد المخلوط الغروي منتمياً إليها، كذلك يعد المستحلب (emulsions) نوعاً خاصاً من أنواع المخاليط المعلقة، وهو عبارة عن مزيج أو خليط لسائلين من غير الممكن إحداث عملية دمج لهما سواء عن طريق الرج (الاهتزاز)، أو التحريك.
- تستقر تلك السوائل على شكل طبقتين منفصلتين فوق بعضهما البعض عندما تترك دون عوائق لفترة من الزمن، ويشير هذا إلى خليط معلق يتألف من مادة صلبة وسائلة، حيث لا يمكن للمادة الصلبة أن تذوب في المحلول السائل، ولكن يمكن للمواد أن تترسب وتستقر في قاع المادة السائلة عندما تترك دون تقليب أو عوائق، ولا يمكن فصل مكوناتها باستخدام أي وسيلة مثل الترويق أو الترشي.
- من الأمثلة على المخاليط الغروية التي لا يمكن فصل مكوناتها المتجانسة إلا بالترشيح أو الترويق، وفقًا للإيضاح والشرح السابق، الحليب والمايونيز والجبن والزبدة والغبار في الهواء والدخان وجميع تلك المحاليل الغروية.
بحث ظاهرة تندال
- تأثير تندال أو ظاهرة تندال هي ظاهرة اكتشفت، ووضعت قوانينها، بواسطة العالم الفيزيائي البريطاني جون تندال، الذي عاش في الفترة ما بين 1820م حتى 1893م، وتم اختياره في عام 1853م ليصبح استاذا للفلسفة الطبيعية في المعهد الملكي في لندن، وهناك صار صديقا وزميلا للعالم الإنجليزي الفيزيائي والكيميائي مايكل فاراداي.
- هذا التأثير من خلال جميع أنواع المحاليل الغروية بالإضافة إلى المعلقات شديدة الدقة، وبالتالي يصبح متاح أن يتم استخدامه لكي يتم التحقق حول ما إذا كان واحد من تلك المواد مادة غروانية أم غير ذلك، وتجدر الإشارة إلى أن شدة الضوء المتناثر تقوم في عملها على كثافة الجسيمات الغروانية إلى جانب الاعتماد على تواتر الساقط من الضوء.
- إذ أنه أثناء مرور شعاع من الضوء بمخلوط غرواني، فإن المنتشر في ذلك المحلول من جسيمات غروية لا تفسح مجال للحزمة الضوئية بالعبور بطريقة سهلة أو تامة، ولكن تحدث حالة تصادم فيما بين الضوء والجسيمات الغروية وهو ما ينتج عنه انحرافه وتناثره عن مساره الطبيعي الذي يكون في المعتاد على هيئة خط مستقيم، ويترتب على ذلك التبدد أن يصبح مسار شعاع الضوء مرئي.
أمثلة على تأثير تندال
ظاهرة تندال في الطبيعة
- الفرق الرئيسي والأول بين قزحية العين ذات اللون الأزرق و القزحية السوداء أو بنية اللون هو كم الميلانين بإحدى طبقاتها، حيث تتضمن الطبقة الموجودة بالقزحية ذات اللون الأزرق على كميات قليلة إلى حد ما من الميلانين بها حينما تقارن بالقزحية ذات اللون الأسود، وبالتالي تكون شفافة. حينما يسقط الضوء على تلك الطبقة الشفافة، فإنه يحدث له حالة من التشتت نتيجة لتأثير ظاهرة تيندال.
- بما أن الضوء الأزرق له طول موجي أقل حينما تتم مقارنته بالضوء الأحمر، فإنه يتشتت بدرجة هائلة في طبقة ثانية أعمق بالقزحية واتي تقوم بامتصاص الضوء غير المنتشر، والسبب في ذلك أن الغالبية العظمى من ذلك الضوء المتناثر يكون باللون الأزرق، وبالتالي فإن تلك القزحية تكتسب لون أزرق.
- الكثير من الظواهر المحيطة بالإنسان يحدث بها حالة تشتت الضوء، وهناك ظاهرة علمية تعرف بتشتت رايلي ومن أمثلة تلك الظواهر (السماء الزرقاء الصافية نتيجة تشتت الضوء بفعل جزيئات الهواء، وعلى الرغم من ذلك حينما تكون السماء ممتلئة بالغيوم، فإن ما يتواجد بها من قطرات السحب الضخمة إلى حد ما هي مسؤولة عن تناثر الضوء وتشتته.
- هناك مناظر طبيعية تشرح ظاهرة التندل، مثل انتقال ضوء الشمس الأبيض، وهو مكون من ألوان الطيف السبعة، خلال جو الأرض. عندما يتصادم ضوء الشمس مع جزيئات الهواء، تنتشر ألوان الطيف بطول موجي مختلف في جميع الاتجاهات. ونظرا لأن اللون الأزرق لديه طول موجي قصير، فإنه ينتشر أكثر من الألوان ذات الطول الموجي الطويل مثل الأحمر. وهذا يفسر اللون الأزرق في السماء.
تأثير تندال في الضباب
- الشعاع مصابيح السيارة الأمامية المرئية بالضباب ينتج عن تأثير ظاهرة تندال، حيث تتناثر كلاً من قطرات الضوء والماء، وبالتالي يصبح الضوء الأمامي قابل للرؤية بوضوح.
- الزجاج البراق اللامع يكون ذو مظهر مائل للزرقة حينما يتم النظر إليه من الاتجاه الجانبي، وعلى الرغم من ذلك يظهر ضوء يميل لونه للبرتقالي حينما يضيء الضوء من خلال الزجاج.
تجربة تأثير تندال
- تعتمد ظاهرة تناثر تيندال في إعدادات المختبرات أو التجارية لتحديد حجم الجسيمات المتناثرة في الهواء الجوي.
- الطحين الذائب بالماء باللون الأزرق، وهو ما يرجع إلى أن اللون الأزرق يتناثر بجزيئات الدقيق أكثر من تناثر اللون الأحمر.