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2021 年 09 月 16 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国
沈阳巨型光柱来源于
丁达尔效应

  “当丁达尔效应出现的时候,光就有了形状!”日前,辽宁省沈阳市浑河附近商场上空出现奇观,一道光柱从天空中照射下来。其顶部是一个亮斑开口,而下方则是发出淡蓝色光芒的阶梯状光柱,看起来就像是通往UFO的巨大“天梯”,引发不少人驻足拍摄。其实,这不过是物理中的“丁达尔效应”。

  在了解丁达尔效应之前,必须要先了解什么是“胶体”。胶体,又称胶状分散体,是一种均匀混合物,它不一定是胶状物,也可以是气态、液态或固态。在日常生活中,有色玻璃是胶体,豆浆是胶体,气溶胶是一种胶体,云、雾也是胶体。

  当光线有了形状

  当一束光透过胶体,从垂直入射光的方向,就可以观察到胶体里出现的一条光亮的通路,这种现象叫丁达尔效应。光原本是没有形态的,但丁达尔效应的存在给了光一个美轮美奂的形态。

  丁达尔效应在生活中也随处可见。比如,森林中树叶缝隙处漏出的一道道光线;影院黑暗环境下高功率投影仪发出的光束;天空中阳光透过云缝晒向大地的成缕光线;又如在有灰尘的房间中,从窗户外射进来的光束下,也可以看到灰尘在跳舞。

  丁达尔效应又被称为“云隙光”,在西方国家,也被称为“耶稣光”或“上帝之梯”。许多电影、画作、动漫画也常使用洒落地面的云隙光作为神圣、崇高、救赎的象征。有些拍摄软件为了使照片更美,还特别设计了“云隙光”的滤镜效果。其实对地面的观测者而言,只要有云或雾遮挡住太阳,就有看到丁达尔效应发生的可能。

  丁达尔现象成因

  当光线在传播中照射到粒子时,如果粒子的直径大于入射光的波长数倍,就会发生光的反射;如果粒子的直径小于入射光波长,则会发生光的散射。散射时,光波环绕微粒而向其四周放射的光,称为散射光或乳光。丁达尔效应就是光在胶体中的散射现象,因此也被称为乳光现象。

  溶液和胶体的粒子,都小于400~750纳米的可见光波长。但在澄清透明的真溶液中,分散质粒子仅有一纳米左右,对光的散射作用太弱,不容易被观测到。而胶体的分散质粒子直径大小在1~100纳米,当光束透过胶体时,就会产生十分明显的散射作用,光束的路径就能够通过散射作用被清晰地观测到。因此,科学界也常常用丁达尔效应能否被清晰地观测到来区分胶体和溶液。

  “天梯”的科学解释

  沈阳产生“天梯”神秘现象时,当日的“胶体”大雾正是个中的关键。众所周知,云雾都是由小水滴凝结灰尘而形成的。当清晨大雾弥漫空气中出现很多小液滴或者尘埃等物质时,只要它们的直径短于可见光的波长,太阳光穿过时,就会被这些粒子朝着四面八方散射,从而产生丁达尔现象。如果当时上空云层覆盖刚好局部较薄,阳光投射出来,产生的丁达尔效应就会表现得更强烈。

  不过应该说明的是,沈阳“天梯”并非全是丁达尔效应的结果。从后期拍摄的同一位置照片不难看出,“天梯”的位置刚好与一栋大楼的玻璃幕墙重叠。大雾将周围的景象恰巧遮蔽,唯有这栋大楼刚好位于发生丁达尔效应的光柱下方。一层一层的玻璃幕墙被细小微粒散射光线所照亮,向四周反射出明亮的光线,雾气又对玻璃幕墙的反射光进行了再次散射,看起来就像一层一层的通往九重天的“天梯”一样。

  这简直就是时间、地点、天气的三者巧妙结合的概率奇观。(本报综合)

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