丁达尔效应是胶体特有的光学性质，本文拟介绍丁达尔效应的机制及瑞利公式的部分应用，供参考.

1. 丁达尔效应机制

   通常情况下，依据分散相尺寸范围，可将分散系统划分为溶液、胶体及粗分散系统三大类.

   参见如下表1.

表1. 分散系统分类

  备注：工业胶体划分范围为10^-9-10^-6m   

       当可见光的光束照射到宏观物体上时，主要发生反射或折射等现象，所以能观察到物体的形状和颜色。当光束照射到小于入射光波长的微粒时，主要发生散射， 具体包括以下三种情况.

1.1 粗分散系统

      当可见光束通过粗分散系统时，分散相尺寸远大于入射光的波长，此时发生反射或折射，可以观测到系统呈现浑浊和分散相粒子自身的颜色.

1.2 溶液

       当可见光束通过溶液系统时，溶液均匀且分散相尺寸远小于入射光的波长，此时发生的散射光因相互干涉而抵消，几乎观测不到散射光.

 1.3 胶体

       当可见光束通过胶体系统时，胶粒尺寸小于入射光的波长，此时发生散射，可以在侧面观测到乳白色的散射光的光柱(也称丁达尔效应）.

       需指出，由于胶体系统不均匀，在胶粒或介质分子上产生的散射光并不能完全抵消. 丁达尔效应是溶胶特有的光学现象.

 2. 瑞利公式

       瑞利公式是描述散射光强度的经验公式，在分散相与分散介质等条件相同的情况下，瑞利公式^[1]可简写为：

                              （1）

      式（1）中I为散射光的强度；λ是入射光的波长；n为单位体积的分散相粒子数；V为每个胶粒的体积；K为与折射率等相关的系数.

 3. 瑞利公式的应用

  [例1] 解释在晴朗的白昼，天空呈现蓝色的原因.

答：蓝光波长较短，结合瑞利公式（1）可知：蓝光散射光较强（或I值较大）.   

      空气是一庞大气溶胶体系，可发生光的散射，产生丁达尔效应；于是晴朗的白昼，天空呈现蓝色.

  [例2] 解释日落或日出时，太阳呈鲜红色原因.

 答：红光波长较长，由瑞利公式（1）可知：红光散射光较弱（或I值较小）. 

        日落或日出时，太阳呈鲜红色原因与胶体（或丁达尔效应）无关; 此时只能从透射光角度解释.

        红光的波长较长，透射作用明显，于是日落或日出时，观察到的太阳光呈鲜红色.

 4. 结论

    ⑴当可见光束通过胶体系统时，胶粒尺寸小于入射光的波长，发生光散射，产生丁达尔效应；

    ⑵散射光强与入射光波长的四次方成反比，蓝光散射光强.

参考文献

[1]沈文霞. 物理化学核心教程（第二版）.北京: 科学出版社, 2009:421