什么是「丁达尔效应」？它主要用来解释什么现象？ 第1页

首先，什么是丁达尔效应。

当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，其原理是光被悬浮的胶体粒子所散射^[1]。

所以胶体粒子散射入射光产生了肉眼可见的光路，这被称作丁达尔效应。那么我们下一步就需要深究“胶体”的定义。

在化学中，胶体是一种非均相的均匀混合物。在胶体中含有两种不同相态的物质，被分散的物质称为分散相，另一种连续分布的物质称为分散介质。分散的一部分可以是由许多原子或分子组成的有界面的粒子，大小（直径）介于1nm到1000nm之间^[2]。

也就是说，只要分散相的尺寸在1-1000 nm之间，那么就是胶体。之前的一些教材可能说是1-100 nm，但是随着现在越来越多的胶体与界面领域的研究，定义也放宽到了1000 nm。比如这篇文章中得到的囊泡聚集体尺寸大约为700 nm和100 nm，但是依然是澄清的液体^[3]。这也是为什么现在一般定义是1-1000 nm了。所以根据这个定义，牛奶就是胶体了！那么，我们可以说丁达尔效应就是因为光被1-1000 nm尺寸的颗粒所散射而产生的光亮的“通路”。

我们再来看看瑞利散射的定义，看看瑞利散射与丁达尔效应有什么不同。瑞利散射的定义是：

半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒（例如单个原子或分子）对入射光束的散射^[4]。

你会发现这里压根儿就没有非常清晰的定义，只说了一个模糊的概念。那么，当颗粒不是足够小时呢？这时候叫做米氏散射（Mie Scattering）^[5]，而它们之间的区别可以用下面这张图来表示^[6]。

我们假设瑞利散射与米氏散射的分界线在横坐标为0.6的位置，并且我们假设光的平均波长为600 nm以及颗粒为球形，那么我们来推算一下这个分界线对应的粒子直径。注意这里的波长为介质中的波长，所以我们还需要考虑折射率（水的折射率为1.333）

也就是说，此时，瑞利散射对应的是直径小于86 nm的颗粒，而米氏散射则对应的是直径大于86 nm的颗粒。（实际上这个86 nm是基于一定假设的估算数值，真实数值与其在一个量级）

而丁达尔效应则对应直径1-1000 nm的颗粒。也就是说，丁达尔效应中有一部分是瑞利散射，而另一部分是米氏散射。

同样，瑞利散射中也只有一部分导致丁达尔效应，另一部分（单个原子或者分子尺度）则不会导致丁达尔现象。从那张图中你也可以看出，当粒径很小时，对应的散射强度甚至不足米氏散射的千分之一！

这也是为什么我说，不能将丁达尔效应与瑞利散射等价起来！

总结：

当光透过某种混合物时，如果该混合物中存在尺寸在1-1000 nm的颗粒，那么光就会由于被散射而产生的光亮的“通路”。这种现象被称作丁达尔效应。

应用：

1. 人眼蓝色虹膜的确是由于丁达尔效应所引起的，而且此时是在瑞利散射区域，所以会更多的散射蓝光。
2. 我本科所在的实验室就是从事胶体与界面化学的研究的。研究生每人都会备一只激光笔。这样当配制了一瓶样品后，就可以用激光笔照射一下，根据是否有丁达尔效应来得知样品中是否形成了聚集体。

实名反对用瑞利散射来等价丁达尔现象的回答！不是所有的瑞利散射都会导致丁达尔现象！也不是所有的丁达尔现象都是由瑞利散射导致的！

那篇回答里面对教材的批判是不对的！那些部分教材没有错，错的是那篇回答！那篇回答里面对所引用的中文文献的解读，我认为是不正确的（但是我没能下载下来那些文献，从已知的来看应该是不对的）！

1. 那篇问答声称溶液也可以有丁达尔现象，“为充分证明上述观点，研究者们分别在明、暗两种环境下，采用红色激光和白色聚光小手电筒对九种液体进行实验”。但是实际上，我们来看看那篇被引用的文章的摘要部分怎么说的：

针对以高单色、高亮度红色激光作光源，一般分散系都有光散射现象，难以区分胶体和溶液这一问题，用普通白色聚光小手电筒进行了对照实验，不仅很好地区分了胶体和溶液，而且排除了蓝色溶液吸收红光所产生的干扰，通过分析一般分散系产生光散射现象的条件，得出了利用丁达尔效应区分胶体和溶液应注意的问题。

可见，那篇文献也认为溶液没有丁达尔现象，请不要随便错误解读文献！“光散射”和“丁达尔现象”这两个术语是不等价的！

2. 牛奶是胶体！

现在，胶体的定义已经是尺寸在1-1000 nm的粒子^[7]。所以根据定义，牛奶是胶体。维基百科中也明确说明了牛奶属于胶体^[8]。至于为什么浓牛奶没看到丁达尔现象，因为浓度太浓了，一开始就全被散射完了，后面就没有光了。

@知识库

参考

1. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%B7%E5%BE%97%E8%80%B3%E6%95%88%E6%87%89
2. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%86%A0%E9%AB%94
3. ^Soft Matter: Aqueous self-assembly of SDS@2β-CD complexes: lamellae and vesicles https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2011/sm/c0sm00917b
4. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%91%9E%E5%88%A9%E6%95%A3%E5%B0%84
5. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B1%B3%E6%B0%8F%E6%95%A3%E5%B0%84
6. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Mie_scattering
7. ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%86%A0%E9%AB%94
8. ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Colloid