主要區別
廷德爾效應與布朗運動的主要區別在於,廷德爾效應是膠體物質中的光散射現象,而布朗運動則是由於粒子隨機運動碰撞而產生的。
廷德爾效應(tyndall effect) vs. 布朗運動(brownian motion)
廷德爾效應是19世紀愛爾蘭物理學家約翰廷德爾提出的,而布朗運動是蘇格蘭植物學家羅伯特·布朗在1827年提出的。丁德爾效應是指受不同大小物質影響的光散射現象,布朗運動是指物質粒子與流體中不同原子或分子的隨機運動發生碰撞。丁德爾效應在非均勻混合的膠體溶液等介質中是可以觀察到的,反過來說,布朗運動在原子或分子處於連續運動狀態的流體中可以觀察到。
丁德爾效應受光波長的影響,如較長的波長被膠體散射較少,落光頻率和膠體物質的密度也不同。布朗運動受分子濃度、溫度、粘度和顆粒大小等因素的影響。在膠體溶液中施加丁達爾效應的物質直徑為40-900nm,而布朗運動對小直徑分子的摩擦較小。
丁德爾效應可以用人眼觀察到,透過一束光束穿過膠體物質,而用光學顯微鏡觀察粒子的布朗運動是隨機運動。廷德爾效應的例子是稀釋牛奶的玻璃杯,當使用手電筒時,可以觀察到散射,以及眼睛的藍光。布朗運動的例子是粉塵顆粒和工業氣體在空氣中的擴散以及鈣從血液中在骨骼中的擴散。
比較圖
什麼是廷德爾效應(the tyndall effect)?
它的工作原理是顯示不同波長的光對不同大小的物質的散射。
廷德爾效應作為一種光散射現象,最早由愛爾蘭物理學家約翰廷德爾在19世紀觀測到。這種現象適用於不細的膠體溶液,並且是不均勻混合物,顆粒直徑為40到900奈米。在這種效果下,光是散射的,這可能會因光的頻率和光所照射的膠體物質的密度等因素而變化。丁德爾效應是膠體溶液的特徵,它將膠體溶液與真實溶液區分開來。
較長波長的光(如紅光)在透過膠體溶液傳輸出去時具有抗散射性,但較短波長的光(如藍光)具有更高的散射效果。藍光顯示出比紅光散射10倍的廷德爾效應。
應用
- 在牛奶杯中用水稀釋,然後用手電筒照射,可以觀察到丁德爾效應。它表明膠體顆粒受到光的影響。
- 為了測定氣溶膠的粒徑,實驗室中使用了廷德爾效應。
- 霧中會出現水滴,水滴透過散射光線使前照燈可見。
- 乳白色的玻璃在光線透過時顯示為橙色,而實際顏色是藍色。肥皂液、澱粉、白蛋白、血液也是膠體顯示的廷德爾效應的例子。
什麼是布朗運動(the brownian motion)?
作為一種擴散,布朗運動是粒子與原子或分子在流體中隨機運動的碰撞,這種流體可以是液體也可以是氣體。
1827年,蘇格蘭植物學家Robert Brown首次在植物Clarkia pulchella的花粉中觀察到布朗運動,這種現象被蘇格蘭植物學家Robert Brown置於水(流體)中與水分子碰撞運動,因此被稱為布朗運動。它也叫pedesis,源於希臘語,意思是跳躍。它也被認為是高斯過程和馬爾可夫過程。
作為巨集觀性質的布朗運動受到原子或分子隨機運動微觀效應的影響。各種因素可以透過直接關係影響,增加布朗運動的速率。
例如汙染氣體和液體在空氣中的擴散、血液中鈣在骨骼中的擴散、電荷半導體中的空穴運動、花粉粒與處於連續運動狀態的水分子或原子碰撞而在靜水中移動。
影響布朗運動的因素
- 在擴散中,粒子數較多的區域允許粒子擴散到粒子數較少的區域。
- 小顆粒在運動中無面摩擦力,因此自由移動。
- 低粘度有利於布朗運動速率的提高。
- 高溫增加了分子的動能,使它們的布朗運動速率更高。
主要區別
- 丁德爾效應是指當膠體粒子大到足以散射光時,光散射的現象;另一方面,布朗運動是一種物質的粒子透過與流體分子碰撞而產生的運動。
- 廷德爾效應涉及光的散射,而布朗運動涉及粒子的碰撞。
- 廷德爾效應是以19世紀約翰·廷德爾的發現命名的;相反,布朗運動是以1827年科學家羅伯特·布朗的名字命名的。
- 丁德爾效應發生在粒徑較大的膠體溶液中;在硬幣的另一面,布朗運動發生在液體和氣體等分子處於運動狀態的流體中。
- 丁德爾效應是由膠體顆粒的微觀效應引起的巨集觀性質,而布朗運動也是受分子微觀效應影響的巨集觀性質。
- 廷德爾效應受頻率、光波長和膠體溶液密度的影響;另一方面,布朗運動受顆粒大小、濃度、粘度和溫度的影響。
- 丁德爾效應可以用人眼觀察到,就像在牛奶溶液中一樣,而布朗運動可以在光學顯微鏡下觀察到,就像花粉粒在靜水中一樣。
結論
丁德爾效應解釋了不同大小的膠體溶液對光的散射,而布朗運動則解釋了粒子與流體分子碰撞時的運動。