光路可見嗎？

洪唯佳

當我們去電影院看電影時，會發現電影放映室投射在屏幕上形成光柱；在黑暗中，探照燈會發出炫目光束；清晨，在茂密的樹林中，我們也常常可以看到從枝葉間透過的一道道光束。大家有沒有這樣一個疑問：為什么我們可以在這些場合輕易地看見光束呢？為什么在家里的燈光下就看不到光束了呢？在中國科學技術館二層探索與發現展廳“物質之妙”展區，就有一件展品叫“光路可見嗎？”，將為你解答這個疑問。

在圓形的展臺滑軌上放置著三個玻璃器皿展品，里面裝有不同的物質。臺面上有激光發射按鈕，當按下按鈕，激光發射裝置啟動，激光筆直地射向發射源對面的實體磨砂不透明擋板。此時，若用手推動玻璃罐在軌道上移動，就可以看到一個玻璃器皿里的光路可見，而另外兩個玻璃器皿里光路不可見的奇妙現象。

這種現象就叫做丁達爾現象，即當一束光線透過膠體（膠體是一種均勻混合物，含有兩種不同狀態的物質，一種分散，另一種連續，分散的一部分由微小的粒子或液滴所組成），從入射的垂直方向可以觀察到膠體里出現一條光亮的“通路”。

光在傳播的過程中，光線照射到粒子時，如果粒子大于入射光波長很多倍，則發生光的反射；如果粒子小于入射光波長，則發生光的散射。而丁達爾現象就是光的散射現象。由于膠體溶液里的粒子大小一般不超過100納米，小于可見光波（400～700納米），因此，當可見光透過溶膠時會產生明顯的散射作用。而對于純粹的溶液，雖然分子或離子更小，但因散射光的強度隨散射粒子體積的減小而明顯減弱，因此，純粹的溶液對光的散射作用很微弱。由此可見，丁達爾現象可以用來區分膠體和溶液。

“光路可見嗎？”這件展品的玻璃器皿里分別盛放了氯化鈉溶液、硫酸銅溶液和氫氧化鐵膠體，根據上述原理，只有盛有氫氧化鐵膠體的玻璃罐中的光路是可見的。

回到文章開頭的問題，清晨在茂密的樹林中看到的從枝葉間透過的一道道光柱，也是丁達爾現象。這是因為云、霧、煙塵也是膠體，只是這些膠體的分散劑是空氣，分散質是微小的塵埃或液滴。

（本欄目合作單位：中國科學技術館）