为啥光穿过牛奶会出现光亮通路?

作者:杨光 黄吉平 来源:科普中国网  发布时间:2019-05-15

用激光笔发出的光线照射这杯牛奶。这时你会发现,牛奶中出现了一条光亮的通路。

当你倒好一杯牛奶准备喝掉时,是否想过用这杯牛奶就能做一个有趣的物理实验呢?这个实验很简单,先把这杯牛奶稀释一下,然后,用激光笔发出的光线照射这杯牛奶。这时你会发现,牛奶中出现了一条光亮的通路。为了进一步研究这个现象,你可以再试着把光线照射到一杯纯净的自来水上,这时你会发现水中没有光亮的通路。稀释过的牛奶是不太透明的,为什么会出现一条光路呢?相反,自来水是非常透明的,为什么反而见不到光路呢?这其实就是丁达尔现象,它是由英国物理学家丁达尔最先成功解释的。

牛奶由水和固体颗粒构成。这些固体颗粒主要是脂肪和蛋白质分子,光线通过牛奶时会在颗粒的表面发生散射现象。这时固体颗粒就像一个个的发光体,无数颗粒对光线散射的结果,就形成了一条明亮的光路。而且颗粒的浓度越大时,对光线的散射作用就越强,你看到的光路也就会越亮。对于水分子而言,它对光线的散射作用要小得多,因此我们无法观察到水中的光路。值得一提的是,牛奶中颗粒的浓度也不能太大,如果你直接使用没有稀释过的牛奶做同样的实验,入射光的大部分都被吸收或反射掉,明亮的光路也就观察不到了。

为啥光穿过牛奶会出现光亮通路?

丁达尔现象

这种会出现丁达尔现象的体系被称为胶体,胶体中的颗粒直径一般在几十纳米到几微米之间。如果你留心的话,在生活中也经常能看到丁达尔现象,比如城市夜空中打出的激光束,我们可以清晰地看到它传播的路径,这其实就是光束被空气中无数悬浮尘埃散射的结果。可以想象,空气中浮尘的浓度较小时,我们就很难看到这条光束。这不正可以作为判断空气质量好坏的一种方法吗?

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