給光找條“通路”

曹偉

當你漫步在林間小道，抬頭仰望天空，你會不會感覺到陽光如絲一般，透過樹葉的孔隙傾瀉而下？這時，你可以看到陽光，可以看到它一束束打在身上，宛如仙境。這種現象經常在我們的生活中出現，而其產生原理便是我們熟知的丁達爾現象。

北京景山學校高中二年級劉雨鑫介紹，早在初三的化學課堂，她就接觸到身邊最為常見的丁達爾現象，即當一束光線透過膠體時，可以觀察到膠體里出現一條光亮的“通路”，這種現象便叫丁達爾效應（Tyndall effect），也叫丁達爾現象。此現象常常用于區別膠體與溶液，這是中考范圍內唯一的考點，至于更深入的原理則讓學生們在高中、甚至是大學時再探究。直到高一時，劉雨鑫再次聽到丁達爾效應，于是她找到物理組學習光學知識，并且在看過大量文獻后，將自己對丁達爾現象實驗的疑問和導師交流，并得到了支持和幫助，于是開始了“金溶膠的丁達爾現象實驗——對中學化學實驗的改進”的研究。

實驗中，劉雨鑫自己制備了納米金、納米銀溶膠，且利用光學顯微鏡、透射電鏡觀察制得納米金顆粒大小，確保制得的酒紅色的金溶膠能夠為此后的丁達爾現象實驗提供良好的膠體環境。在丁達爾現象實驗中，她將課堂教學中單一的紅色激光筆改為了多彩的色光（添加四種濾光鏡），很驚奇地發現每次實驗的現象都不盡相同，并且在入射色光顏色與溶膠顏色互為互補色時——綠色光的照射下，丁達爾現象完全消失。實驗結果與課本學習的知識并不完全相同。

為了解決這一難題，劉雨鑫閱讀了北京大學、北京化工大學等高校的教材，著手研究此現象與互補色的聯系，并運用紫外光譜分析儀得到了納米金溶膠的紫外吸收圖，與人眼可見光波長及顏色的對比圖相比較，弄清了丁達爾現象突然消失的根本原因：互補色在一定程度上相互吸收。由此，劉雨鑫把中學課堂中一個看似很簡單的化學實驗探明了現象實質，了解了它的制約條件，并為丁達爾效應的理解開創了一個新角度。劉雨鑫的創新之處有：

1.改用酒紅色納米金溶膠之后，實驗現象更有魅力，更鮮艷，吸引人。

2.不僅僅可以研究丁達爾現象，還可以啟發學生思考色彩的原理、色彩的光學知識。可將實驗方法運用到中學教學演示、科學普及展示中。

2012年10月，劉雨鑫制備的納米金溶膠、銀溶膠“丁達爾現象”也正式成為中國科技館科普展示項目，替代原有的氫氧化鐵溶膠的演示。劉雨鑫說：“這不僅僅是對試驗結果的肯定，也讓我在推廣教學這一方面邁出了第一步。”