الضوء

من الظواهر الطبيعية المعقدة جدًا، وقد كانت سرعته إلى وقت قريب جدا أكبر سرعة في العالم، والتي لا يمكن لأي جزيء أو جسم تجاوزها. ترتبط العديد من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية بالضوء . خصائصه المميزة كالانتشار والتشتت بين مواد معينة، كانت موضوع بحث العديد من الباحثين و العلماء. وفي السطور المقبلة سنقدم لقرائنا الكرام أمثلة من الطبيعة على تأثير تندال، وهي شرح هذا التأثير الذي يرتبط بالضوء والغرويات.

مفهوم تأثير تندال

يعبر مفهوم تأثير تندال عن تشتت

الضوء

أثناء مرور شعاع منه عبر

المحاليل الغروية

، حيث تنتشر جزئيات المواد الغروية الفردية وتعكس الضوء، وهو ما يجعل الشعاع مرئيا. وتعتمد درجة التشتت على عاملين هما، تردد الضوء وكثافة الجزئيات، وهو ما يجعل الضوء الأزرق ينتشر بقوة وسرعة أكبر من الضوء الأحمر حسب ظاهرة تندال. ومن ناحية أخرى ، يمكن القول أن

الطول الموجي

للضوء يسمح للضوء بالانتقال عبر المسافات والانتشار من خلال مواد معينة مثل الغرويات.

ويضاء مسار الشعاع بواسطة تشتت الضوء المار عبر المحاليل الغروية، إذا تم استيفاء شرطين أساسين، قطر الجسيمات المشتتة والذي يجب أن يكون أصغر من الطول الموجي للضوء المستخدم، مؤشرات الانكسار لوسط التشتت والتي تحدد بالحجم ، طبيعة وكثافة جسيمات المادة المعلقة.

وقد سميت هذه الظاهرة التي تسمح للضوء بالمرور عبر المحاليل الغروية ، تيمنا بالعالم الفيزيائي جون تندال الذي اكتشف هذا التأثير أثناء إجرائه لبعض التجارب حول الغرويات عام 1865 ميلادي، ولكن أول من لاحظ الظاهرة كان فاراداي.

لماذا تسمح الغرويات للضوء بالانتقال عبرها

الضوء المرئي هو شريط ضيق للغاية من الطيف الكهرومغناطيسي. يمكن فصل الضوء المرئي إلى طيف، وكشف الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. ويرجع السبب في هذا الفصل للاختلاف في الأطوال الموجية للألوان الفردية. يبلغ الطول الموجي لطيف الضوء الأحمر حوالي 720 نانومتر، بينما يقدر الطول الموجي لطيف الضوء البنفسجي بحوالي 380 نانومتر.

ويظهر بوضوح أن الأطوال الموجة الأصغر تتبعثر عبر جسيمات المواد المعلقة بسهولة أكثر من انتشارها عبر الجسيمات الكبيرة. وهو ما يفسر انتشار طيف الضوء الأزرق بسهولة أكبر من طيف الضوء الأحمر. ويكون انعكاس الموجات من الجزيئات التي تتساوى في حجمها مع طول الموجة الضوئي ، على عكس الجسيمات التي تكون أصغر من طول الموجة الضوئية.

عندما يدخل ضوء

الشمس

إلى

الغلاف الجوي

، تنتشر الأطوال الموجية الأقصر بسبب وجود غاز الأكسجين الأولي والنيتروجين

تنتشر هذه الأطوال الموجية في جميع الاتجاهات ، لذلك تبدو السماء بلون أزرق، وتبدو الشمس صفراء بسبب الأطوال الموجية الصفراء غير المبعثرة التي تصل إلى أعيننا. وعند شروق الشمس وغروبها ، فإن التغير في لون السماء يفسره أيضًا تأثير تندال.

يسمح خط الرؤية المباشر إلى الأفق للأطوال الموجية الصفراء والحمراء بالوصول إلى أعيننا. و تلعب مسافة الضوء المقطوعة والزيادة في الجزيئات أدوارًا رئيسية في ظهور ألوان معينة .

نماذج من الطبيعة على تأثير تندال

ترسم التفاعلات الكيميائية التي تشكل الظواهر الطبيعية المختلفة، لوحات فنية رائعة ، فيما يلي أمثلة من الطبيعة عن تأثير تندال :

يعد إبراز شعاع المصباح في كوب من الحليب بمثابة عرض ممتاز لتأثير تندال ، يمكن استخدام

الحليب الخالي من الدسم

أو تمييع الحليب بقليل من الماء حتى نتمكن من رؤية تأثير الجزيئات الغروية على شعاع الضوء. وكمثال على كيفية تأثير ظاهرة تندال على الضوء الأزرق ، الدخان الناتج عن الدراجات النارية أو المحركات ثنائية الأشواط.

إضاءة مصابيح السيارة في جو ضبابي ، والنور المنبثق من السماء في الجو كلها أمثلة من الطبيعة عن تأثير تندال. وقطرات الماء التي تنتشر في الضوء.

ينتج اللون الأزرق للسماء عن تشتت الضوء ، ولكن هذا يسمى بتشتت رايلي وليس تأثير تندال لأن الجزيئات المعنية هي جزيئات في الهواء ، أصغر من الجزيئات في المادة الغروية. وبالمثل ، فإن انتثار الضوء من جزيئات الغبار ليس بسبب تأثير تندال لأن أحجام الجسيمات كبيرة جدًا.