什么是「丁达尔效应」？它主要用来解释什么现象？
你问的“丁达尔效应”，这是一个很有意思的物理现象，其实咱们在日常生活中经常能见到，只是可能不知道它叫这个名字。
简单来说，“丁达尔效应”就是当一束光线穿过一种分散了微粒的介质时，光线会散射开来，从而形成可见的光路。 想象一下，你打开房间的窗帘，阳光透过缝隙照进来，你会看到空气中漂浮着许多闪闪发光的小点，那些就是光线被空气中的灰尘、水蒸气等微粒反射出来的样子。这就是丁达尔效应最直观的体现。
更具体地讲，这种现象是光波长与介质中分散的微粒大小之间的相互作用造成的。
如果介质非常均匀，比如纯净的水或空气，光线基本上不会被散射，也不会形成明显的光路。 这是因为构成纯净介质的分子比光的波长小得多，光波可以“绕过”它们，或者说散射作用非常微弱，肉眼无法察觉。
但当介质中存在足够大的微粒时，这些微粒就会成为光的散射中心。 这些微粒的尺寸相对于光的波长来说，不能忽略不计。当光照射到这些微粒上时，它们会吸收光能，然后以不同的方向重新发射出去，这就是“散射”。
丁达尔效应之所以会形成可见的光路，是因为散射出去的光线是沿各个方向的。 当我们站在一个特定的角度观察，就能看到从散射点发出的光线汇聚到我们的眼睛里，从而形成一条明亮的光带。这就像是把原本沿着直线传播的光，突然“拐弯”了，而且拐弯的光线都在我们能看到的方向上。
微粒的大小对散射程度有很大影响。 通常来说，微粒的尺寸越大，散射越强，丁达尔效应也越明显。这也是为什么一些悬浮液比另外一些更容易产生丁达尔效应。
那么，丁达尔效应主要用来解释什么现象呢？
它的主要作用，是在区分溶液和胶体上。这可以说是丁达尔效应最经典、最重要的应用了。
溶液（Solution）： 溶液是由溶质和溶剂组成的均一混合物。比如食盐溶于水，或者糖溶于水。在溶液中，溶质的粒子（原子、分子）非常非常小，比光的波长还要小得多。它们均匀地分散在溶剂中，不会显著地散射光线。所以，如果你用一束光去照射一杯纯净的食盐水，你会发现光线会直接穿过，看不到明显的光路。
胶体（Colloid）： 胶体是一种介于溶液和浊液之间的分散体系。在胶体中，分散质的粒子尺寸大约在1纳米到1000纳米之间（也就是0.001微米到1微米）。这个尺寸范围恰好与可见光的波长接近或在其范围内。当光线穿过胶体时，这些分散质的粒子就会像无数个小“镜子”一样，将光线向四面八方散射开来。结果就是，我们就能清楚地看到一条明亮的光路，就像前面提到的阳光穿过空气中的灰尘那样。
所以，丁达尔效应是判断一个分散体系是溶液还是胶体的关键性实验依据。
如果能观察到丁达尔效应，那么这个分散体系就是胶体。
如果看不到丁达尔效应，那么这个分散体系就是溶液。
除了区分溶液和胶体，丁达尔效应还在其他很多领域有体现或应用：
1. 自然界中的光路：
雾、云、雨滴中的光： 像之前说的，阳光穿过空气中的水滴或冰晶时，也能看到类似丁达尔效应的光路，尤其是在阳光照射到山峦上的雾气时，那种“丁达尔光柱”非常壮观。
海浪中的光： 阳光穿过海水中细微的悬浮物时，也会产生丁达尔效应，使得海水看起来更加透亮。
森林中的阳光： 阳光穿过森林中的树叶缝隙，洒落下来形成一道道光柱，这也是丁达尔效应的一种表现。
2. 医学和生物学：
血液分析： 有些血液相关的检测会利用丁达尔效应来分析血液中的粒子，比如血浆中的脂蛋白。
细胞观察： 在显微镜下观察一些细胞悬液时，如果细胞或细胞器足够大，也可能出现丁达尔效应，帮助研究人员了解它们的分布。
3. 其他工业应用：
光学仪器校准： 在一些光学仪器的制造和校准过程中，会用到丁达尔效应来测试光路的清晰度和散射情况。
烟雾探测器： 很多烟雾探测器的工作原理就是利用丁达尔效应。当空气中出现烟雾微粒时，它们会散射警报器的红外线，触发警报。
总而言之，丁达尔效应本质上是光与微小粒子相互作用的结果，它不仅帮助我们理解了不同分散体系的本质区别，也在自然界和科技领域扮演着重要的角色。下次你再看到阳光在地板上划出一条道，或者烟雾在灯光下显现时，就知道那是“丁达尔效应”在“表演”了。
简单来说，“丁达尔效应”就是当一束光线穿过一种分散了微粒的介质时，光线会散射开来，从而形成可见的光路。 想象一下，你打开房间的窗帘，阳光透过缝隙照进来，你会看到空气中漂浮着许多闪闪发光的小点，那些就是光线被空气中的灰尘、水蒸气等微粒反射出来的样子。这就是丁达尔效应最直观的体现。
更具体地讲，这种现象是光波长与介质中分散的微粒大小之间的相互作用造成的。
如果介质非常均匀，比如纯净的水或空气，光线基本上不会被散射，也不会形成明显的光路。 这是因为构成纯净介质的分子比光的波长小得多，光波可以“绕过”它们，或者说散射作用非常微弱，肉眼无法察觉。
但当介质中存在足够大的微粒时，这些微粒就会成为光的散射中心。 这些微粒的尺寸相对于光的波长来说，不能忽略不计。当光照射到这些微粒上时，它们会吸收光能，然后以不同的方向重新发射出去，这就是“散射”。
丁达尔效应之所以会形成可见的光路，是因为散射出去的光线是沿各个方向的。 当我们站在一个特定的角度观察，就能看到从散射点发出的光线汇聚到我们的眼睛里，从而形成一条明亮的光带。这就像是把原本沿着直线传播的光，突然“拐弯”了，而且拐弯的光线都在我们能看到的方向上。
微粒的大小对散射程度有很大影响。 通常来说，微粒的尺寸越大，散射越强，丁达尔效应也越明显。这也是为什么一些悬浮液比另外一些更容易产生丁达尔效应。
那么，丁达尔效应主要用来解释什么现象呢？
它的主要作用，是在区分溶液和胶体上。这可以说是丁达尔效应最经典、最重要的应用了。
溶液（Solution）： 溶液是由溶质和溶剂组成的均一混合物。比如食盐溶于水，或者糖溶于水。在溶液中，溶质的粒子（原子、分子）非常非常小，比光的波长还要小得多。它们均匀地分散在溶剂中，不会显著地散射光线。所以，如果你用一束光去照射一杯纯净的食盐水，你会发现光线会直接穿过，看不到明显的光路。
胶体（Colloid）： 胶体是一种介于溶液和浊液之间的分散体系。在胶体中，分散质的粒子尺寸大约在1纳米到1000纳米之间（也就是0.001微米到1微米）。这个尺寸范围恰好与可见光的波长接近或在其范围内。当光线穿过胶体时，这些分散质的粒子就会像无数个小“镜子”一样，将光线向四面八方散射开来。结果就是，我们就能清楚地看到一条明亮的光路，就像前面提到的阳光穿过空气中的灰尘那样。
所以，丁达尔效应是判断一个分散体系是溶液还是胶体的关键性实验依据。
如果能观察到丁达尔效应，那么这个分散体系就是胶体。
如果看不到丁达尔效应，那么这个分散体系就是溶液。
除了区分溶液和胶体，丁达尔效应还在其他很多领域有体现或应用：
1. 自然界中的光路：
雾、云、雨滴中的光： 像之前说的，阳光穿过空气中的水滴或冰晶时，也能看到类似丁达尔效应的光路，尤其是在阳光照射到山峦上的雾气时，那种“丁达尔光柱”非常壮观。
海浪中的光： 阳光穿过海水中细微的悬浮物时，也会产生丁达尔效应，使得海水看起来更加透亮。
森林中的阳光： 阳光穿过森林中的树叶缝隙，洒落下来形成一道道光柱，这也是丁达尔效应的一种表现。
2. 医学和生物学：
血液分析： 有些血液相关的检测会利用丁达尔效应来分析血液中的粒子，比如血浆中的脂蛋白。
细胞观察： 在显微镜下观察一些细胞悬液时，如果细胞或细胞器足够大，也可能出现丁达尔效应，帮助研究人员了解它们的分布。
3. 其他工业应用：
光学仪器校准： 在一些光学仪器的制造和校准过程中，会用到丁达尔效应来测试光路的清晰度和散射情况。
烟雾探测器： 很多烟雾探测器的工作原理就是利用丁达尔效应。当空气中出现烟雾微粒时，它们会散射警报器的红外线，触发警报。
总而言之，丁达尔效应本质上是光与微小粒子相互作用的结果，它不仅帮助我们理解了不同分散体系的本质区别，也在自然界和科技领域扮演着重要的角色。下次你再看到阳光在地板上划出一条道，或者烟雾在灯光下显现时，就知道那是“丁达尔效应”在“表演”了。
网友意见
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：
- 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。
- 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）！
- 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。
参考
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BB%B7%E5%BE%97%E8%80%B3%E6%95%88%E6%87%89
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%86%A0%E9%AB%94
- ^Soft Matter: Aqueous self-assembly of SDS@2β-CD complexes: lamellae and vesicles https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2011/sm/c0sm00917b
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%91%9E%E5%88%A9%E6%95%A3%E5%B0%84
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B1%B3%E6%B0%8F%E6%95%A3%E5%B0%84
- ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Mie_scattering
- ^ https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%86%A0%E9%AB%94
- ^ https://en.wikipedia.org/wiki/Colloid
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