Tyndall effekti

Tyndall effekti — kolloid yoki juda nozik tinch turgan zarralar tomonidan yorugʻlik tarqalishi hodisasidir. Tyndall tarqalishi sifatida ham tanilgan, u Reylining tarqalishiga oʻxshaydi, chunki tarqalgan yorugʻlikning intensivligi toʻlqin uzunligining toʻrtinchi kuchiga teskari proportsionaldir, shuning uchun koʻk yorugʻlik qizil nurga qaraganda ancha kuchliroq tarqaladi. Kundalik hayotda baʼzan mototsikllar chiqaradigan tutunda koʻrinadigan koʻk rang misol boʻladi, xususan, yonib ketgan dvigatel moyi bu zarralarni taʼminlaydigan ikki zarbali mashinalar.

Tyndall effekti ostida uzunroq toʻlqin uzunliklari koʻproq uzatiladi, qisqaroq toʻlqin uzunliklari esa tarqalish orqali koʻproq diffuz tarzda aks etadi . Tyndall effekti yorugʻlik sochuvchi zarrachalar boshqa yorugʻlik oʻtkazuvchi muhitda tarqalganda namoyon boʻladi, bu yerda alohida zarrachaning diametri taxminan 40 dan 900 nm oraligʻida, yaʼni koʻrinadigan yorugʻlik toʻlqin uzunliklaridan biroz past yoki yaqin joylashgan (400-750 nm).

Bu, ayniqsa, kolloid aralashmalar va nozik suspenziyalar uchun qoʻllanadi; masalan, aerozollar va boshqa kolloid moddalardagi zarrachalarning oʻlchami va zichligini aniqlash uchun nefelometrlarda Tindall effekti qoʻllanadi. Ushbu hodisani oʻrganish toʻgʻridan-toʻgʻri ultramikroskop va turbidimetriya ixtirosiga olib keldi.

Bu hodisani birinchi marta keng oʻrgangan 19-asr fizigi Jon Tyndall sharafiga nomlangan.

Bu hodisani kashf qilishdan oldin, Tyndall, birinchi navbatda, molekulyar darajada radiatsiyaviy issiqlikni yutish va chiqarish boʻyicha ishi bilan mashhur edi. Uning bu sohada olib borgan tadqiqotlarida suzuvchi chang va boshqa zarrachalarning barcha izlari tozalangan havodan foydalanish zaruriyati paydo boʻldi va bu zarralarni aniqlashning eng yaxshi usuli havoni kuchli yorugʻlikda yuvish edi. 1860-yillarda Tyndall turli gazlar va suyuqliklar orqali yorugʻlik, porlash nurlari bilan bir qator tajribalar oʻtkazdi va natijalarni qayd etdi. Shunday qilib, Tindall trubkani asta-sekin tutun bilan toʻldirganda va undan yorugʻlik nurini oʻtkazib yuborganda, nur naychaning chetidan koʻk, lekin chetidan qizil boʻlib koʻrinishini aniqladi. Ushbu kuzatish Tindallga birinchi navbatda keyinchalik uning nomi bilan ataladigan hodisani taklif qilish imkonini berdi.

1902-yilda ultramikroskop Carl Zeiss AG kompaniyasida ishlagan Richard Adolf Zsigmondi (1865-1929) va Genri Siedentopf (1872—1940) tomonidan ishlab chiqilgan. Tyndall effektiga boʻlgan qiziqish ularni yorugʻlik uchun yorqin quyosh nurini qoʻllashga olib keldi va ular kızılcık shisha rangini hosil qiluvchi 4 nm kichik oltin nanozarrachalarning hajmini aniqlashga muvaffaq boʻlishdi. Bu ish bevosita Zsigmondining kimyo boʻyicha Nobel mukofotiga olib keldi.

Rayleighning sochilishi yorugʻlik sochuvchi zarralarning yorugʻlik toʻlqin uzunligidan ancha kichik boʻlishini talab qiladigan matematik formula bilan aniqlanadi. Zarrachalar dispersiyasi Rayleigh formulasiga mos kelishi uchun zarrachalar oʻlchamlari taxminan 40 nanometrdan past boʻlishi kerak (koʻrinadigan yorugʻlik uchun)  va zarralar alohida molekulalar boʻlishi mumkin. Kolloid zarralar kattaroq va yorugʻlik toʻlqin uzunligining oʻlchamiga qoʻpol yaqin joylashgan. Tindallning tarqalishi, yaʼni kolloid zarrachalarning tarqalishi zarrachalarning kattaligi kattaroq boʻlgani sababli Releyning tarqalishiga qaraganda ancha kuchliroqdir. Intensivlik uchun zarracha oʻlchami koeffitsientining ahamiyatini uning Releyning tarqalishi intensivligining matematik bayonotida mavjud boʻlgan katta koʻrsatkichda koʻrish mumkin. Agar kolloid zarralar sferoid boʻlsa, Tindallning tarqalishini yorugʻlik toʻlqin uzunligiga qoʻpol yaqinlikdagi zarracha oʻlchamlarini tan oladigan Mie nazariyasi nuqtai nazaridan matematik tahlil qilish mumkin. Murakkab shakldagi zarralar tomonidan yorugʻlikning tarqalishi T-matritsa usuli bilan tavsiflanadi.

Koʻzdagi koʻk ìrísí koʻk rangga ega boʻlib, stroma yoki old qatlamning fibrovaskulyar tuzilishida yaxshi osilgan, diametri taxminan 0,6 mikrometr boʻlgan koʻplab mayda zarralarni oʻz ichiga olgan ìrísídagi loyqa muhitning shaffof qatlami Tyndall tomonidan tarqalishi tufayli koʻk rangga ega. irisdan. Baʼzi jigarrang irislar bir xil qatlamga ega, faqat melanin miqdori koʻproq. Oʻrtacha miqdorda melanin findiq, toʻq koʻk va yashil koʻzlarni hosil qiladi.

Ikkala zarracha va melaninni oʻz ichiga olgan koʻzlarda melanin yorugʻlikni oʻzlashtiradi. Melanin yoʻq boʻlganda, qatlam shaffof boʻladi (yaʼni, oʻtadigan yorugʻlik zarralar tomonidan tasodifiy va diffuz ravishda tarqaladi) va bu shaffof qatlamga kiradigan yorugʻlikning sezilarli qismi radial tarqalgan yoʻl orqali qaytadan paydo boʻladi. Yaʼni, orqaga tarqalish mavjud, yorugʻlik toʻlqinlarining qayta yoʻnaltirilishi ochiq havoga.

Tarqalish koʻproq qisqa toʻlqin uzunliklarida sodir boʻladi. Uzunroq toʻlqin uzunliklari sargʻish yorugʻlikning oʻzgarmas yoʻllari bilan toʻgʻridan-toʻgʻri shaffof qatlam orqali oʻtadi va keyin irisning orqa tomonidagi keyingi qatlamga duch keladi, bu epiteliya yoki uvea deb ataladigan yorugʻlikni yutuvchi boʻlib, jigarrang-qora rangga ega. Zarrachalar tomonidan tarqalgan tarqoq koʻk yorugʻlikning yorqinligi yoki intensivligi stroma ichidagi zarrachalarning loyqa muhiti bilan birga ushbu qatlamga bogʻliq.

Shunday qilib, uzunroq toʻlqin uzunliklari qisqaroq toʻlqin uzunliklari kabi ochiq havoga qaytarilmaydi (tarqalish yoʻli bilan). Qisqa toʻlqin uzunliklari koʻk toʻlqin uzunliklari boʻlgani uchun, bu koʻzdan chiqadigan yorugʻlikda koʻk rangni keltirib chiqaradi. Moviy ìrísí strukturaviy rangning namunasidir, chunki u rang hosil qilish uchun faqat loyqa muhit orqali yorugʻlikning aralashuviga tayanadi.

Moviy koʻzlar va jigarrang koʻzlar, shuning uchun ikkalasi ham anatomik jihatdan bir-biridan genetik jihatdan oʻzgarmas tarzda farq qiladi, chunki loyqa muhit va melanin oʻrtasidagi farq, shuningdek, ikkala turdagi koʻz rangi bir-biriga „aralashtirilgan“ boʻlsa ham, funksional jihatdan alohida boʻlib qolishi mumkin.

Kunduzgi osmon bulutli boʻlsa, quyosh nurlari bulutlarning loyqa qatlamidan oʻtadi, natijada erga tarqoq, tarqoq nur (quyosh nurlari) paydo boʻladi. Bu Tyndallning tarqalishi oʻrniga Mie tarqalishini koʻrsatadi, chunki bulut tomchilari yorugʻlik toʻlqin uzunligidan kattaroqdir va barcha ranglarni taxminan teng ravishda tarqatadi.  Kunduzgi osmon bulutsiz boʻlsa, osmon rangi Tyndall tarqalishi oʻrniga Rayleigh tarqalishi tufayli koʻk boʻladi, chunki tarqaladigan zarralar havo molekulalari boʻlib, ular koʻrinadigan yorugʻlik toʻlqini uzunliklaridan ancha kichikdir. Xuddi shunday, Tyndall effekti atamasi havodagi katta, makroskopik chang zarralari tomonidan yorugʻlik tarqalishiga notoʻgʻri qoʻllanadi. Ammo, ularning katta hajmi tufayli, ular Tyndall tarqalishini koʻrsatmaydi.

• Helmenstine, Anne Marie (February 3, 2020). „Tyndall Effect Definition and Examples“. ThoughtCo.
• Reported in a 10-page biography of Tyndall by Arthur Whitmore Smith, a professor of physics, writing in an American scientific monthly in 1920; available online.
• „John Tyndall’s blue sky apparatus“. Royal Institution. Retrieved 2021-03-08.
• „Richard Adolf Zsigmondy: Properties of Colloids“. Nobel Lectures, Chemistry 1922-1941. Amsterdam: Elsevier Publishing Company. 1966.