主要区别
廷德尔效应与布朗运动的主要区别在于,廷德尔效应是胶体物质中的光散射现象,而布朗运动则是由于粒子随机运动碰撞而产生的。
廷德尔效应(tyndall effect) vs. 布朗运动(brownian motion)
廷德尔效应是19世纪爱尔兰物理学家约翰廷德尔提出的,而布朗运动是苏格兰植物学家罗伯特·布朗在1827年提出的。丁德尔效应是指受不同大小物质影响的光散射现象,布朗运动是指物质粒子与流体中不同原子或分子的随机运动发生碰撞。丁德尔效应在非均匀混合的胶体溶液等介质中是可以观察到的,反过来说,布朗运动在原子或分子处于连续运动状态的流体中可以观察到。
丁德尔效应受光波长的影响,如较长的波长被胶体散射较少,落光频率和胶体物质的密度也不同。布朗运动受分子浓度、温度、粘度和颗粒大小等因素的影响。在胶体溶液中施加丁达尔效应的物质直径为40-900nm,而布朗运动对小直径分子的摩擦较小。
丁德尔效应可以用人眼观察到,通过一束光束穿过胶体物质,而用光学显微镜观察粒子的布朗运动是随机运动。廷德尔效应的例子是稀释牛奶的玻璃杯,当使用手电筒时,可以观察到散射,以及眼睛的蓝光。布朗运动的例子是粉尘颗粒和工业气体在空气中的扩散以及钙从血液中在骨骼中的扩散。
比较图
什么是廷德尔效应(the tyndall effect)?
它的工作原理是显示不同波长的光对不同大小的物质的散射。
廷德尔效应作为一种光散射现象,最早由爱尔兰物理学家约翰廷德尔在19世纪观测到。这种现象适用于不细的胶体溶液,并且是不均匀混合物,颗粒直径为40到900纳米。在这种效果下,光是散射的,这可能会因光的频率和光所照射的胶体物质的密度等因素而变化。丁德尔效应是胶体溶液的特征,它将胶体溶液与真实溶液区分开来。
较长波长的光(如红光)在通过胶体溶液传输出去时具有抗散射性,但较短波长的光(如蓝光)具有更高的散射效果。蓝光显示出比红光散射10倍的廷德尔效应。
应用
- 在牛奶杯中用水稀释,然后用手电筒照射,可以观察到丁德尔效应。它表明胶体颗粒受到光的影响。
- 为了测定气溶胶的粒径,实验室中使用了廷德尔效应。
- 雾中会出现水滴,水滴通过散射光线使前照灯可见。
- 乳白色的玻璃在光线透过时显示为橙色,而实际颜色是蓝色。肥皂液、淀粉、白蛋白、血液也是胶体显示的廷德尔效应的例子。
什么是布朗运动(the brownian motion)?
作为一种扩散,布朗运动是粒子与原子或分子在流体中随机运动的碰撞,这种流体可以是液体也可以是气体。
1827年,苏格兰植物学家Robert Brown首次在植物Clarkia pulchella的花粉中观察到布朗运动,这种现象被苏格兰植物学家Robert Brown置于水(流体)中与水分子碰撞运动,因此被称为布朗运动。它也叫pedesis,源于希腊语,意思是跳跃。它也被认为是高斯过程和马尔可夫过程。
作为宏观性质的布朗运动受到原子或分子随机运动微观效应的影响。各种因素可以通过直接关系影响,增加布朗运动的速率。
例如污染气体和液体在空气中的扩散、血液中钙在骨骼中的扩散、电荷半导体中的空穴运动、花粉粒与处于连续运动状态的水分子或原子碰撞而在静水中移动。
影响布朗运动的因素
- 在扩散中,粒子数较多的区域允许粒子扩散到粒子数较少的区域。
- 小颗粒在运动中无面摩擦力,因此自由移动。
- 低粘度有利于布朗运动速率的提高。
- 高温增加了分子的动能,使它们的布朗运动速率更高。
主要区别
- 丁德尔效应是指当胶体粒子大到足以散射光时,光散射的现象;另一方面,布朗运动是一种物质的粒子通过与流体分子碰撞而产生的运动。
- 廷德尔效应涉及光的散射,而布朗运动涉及粒子的碰撞。
- 廷德尔效应是以19世纪约翰·廷德尔的发现命名的;相反,布朗运动是以1827年科学家罗伯特·布朗的名字命名的。
- 丁德尔效应发生在粒径较大的胶体溶液中;在硬币的另一面,布朗运动发生在液体和气体等分子处于运动状态的流体中。
- 丁德尔效应是由胶体颗粒的微观效应引起的宏观性质,而布朗运动也是受分子微观效应影响的宏观性质。
- 廷德尔效应受频率、光波长和胶体溶液密度的影响;另一方面,布朗运动受颗粒大小、浓度、粘度和温度的影响。
- 丁德尔效应可以用人眼观察到,就像在牛奶溶液中一样,而布朗运动可以在光学显微镜下观察到,就像花粉粒在静水中一样。
结论
丁德尔效应解释了不同大小的胶体溶液对光的散射,而布朗运动则解释了粒子与流体分子碰撞时的运动。