Tyndall etkisi

Tyndall efekti (Tyndall dağılımı veya Tyndall olayı olarak da bilinir), ışığın kolloid içindeki parçacıklardan ya da aerosollerdeki, süspansiyonlardaki ve emülsiyonlardaki küçük parçacıklardan saçılmasıdır. Adını 19. yüzyıl fizikçisi olan John Tyndall'dan alır. Dağılan ışık yoğunluğunun frekansın dördüncü kuvvetine bağlı olması ile Rayleigh dağılımına benzer. Bu yüzden mavi ışık kırmızı ışığa göre daha güçlü bir şekilde saçılıma uğrar. Günlük hayattan bir örnek, yanan motor yağının parçacıkları oluşturduğu motosikletlerden çıkan dumanın mavi renkte görülmesidir ayrıca CD'ler ya da sabun köpüklerinin ışığı kırıp renkli görülmesinin sebebi yine Tyndall efektidir.

Tyndall etkisi altında uzun dalga boyu daha çok geçirilir, kısa dalga boyu ise saçılım ile daha çok yansıtılır. Bu dalgaboyu bağlılığına bir benzetme olarak uzun dalga boyundaki elektromanyetik dalgaların, radyo dalgaları gibi, binaların duvarlarından geçebilmesini, kısa dalgaların ise, ışık dalgaları gibi, duvarlardan yansıtılmasını verebiliriz.

Tyndall etkisi, diğer türlü ışığı geçiren bir ortamda ışığı saçan parçacık-madde dağıtıldığında, parçacık tesir kesiti 40-900 nanometre civarı olduğunda(görünür ışığın altı veya yakını dalgaboyunda (400-750 nm) görülür.

Rayleigh dağılımı ışığı saçan parçacıkların ışık dalgaboyundan çok daha küçük olmasını gerektiren bir formülle tanımlanır. Bir parçacıklar dağılımının Rayleigh formülünü sağlaması için parçacık boyutunun 40 nanometrenin aşağısında olması gerekir, ve parçacıklar ayrı moleküller olabilir. Kolloid parçacıklar daha büyüktür, ve ışık dalgaboyuna yakın boyuttadır. Dağılım teorisine göre Tyndall dağılımı (kolloid parçacıklardan) Rayleigh dağılımına göre çok daha yoğundur.

Boyut faktörünün yoğunluk için önemi, Rayleigh dağılımı yoğunluğunun matematiksel ifadesindeki üssünün büyük oluşu ile görülebilir. Tyndall etkisi için benzer bir matematiksel ifade yoktur. Fakat, eğer kolloid parçacıklar küresel ise, Tyndall dağılımı Mie teorisi ile analiz edilebilir, ki bu teori parçacık boyutunu ışık dalgaboyuna yakın kabul eder.

Gözdeki mavi iris, irisin içindeki düzensiz bir tabakada Tyndall saçılımından dolayıdır. Kahverengi ve siyah irisler de aynı tabakaya sahiptir, yalnız daha çok melanin içerir. Melanin ışığı soğurur. Melanin yokluğunda, tabaka yarısaydamdır(içeri giren ışık rastgele saçılır) ve bu tabakaya giren ışığın belirgin bir kısmı saçılma ile yeniden ortaya çıkar. Yani gerisaçılım, ışık dalgalarının havaya geri yönlendirilmesi vardır. Saçılım kısa dalgaboylarında daha çok kendini gösterir. Uzun dalgaboyları düzensiz tabakadan yön değiştirmeden direkt geçer, ve iris içinde diğer bir tabakaya gelerek burada soğurulur. Bu yüzden, uzun dalgaboyları kısa olanlar kadar havaya geri yansıtılmaz. Kısa dalgaboyları mavi olduğu için, bu gözden gelen ışıkta mavimsi bir ton oluşturur. Mavi iris pigment renginin aksine yapısal renklere bir örnektir.

Gökyüzünün kapalı olduğu bir günde, güneş ışığı bulutların düzensiz tabakasından geçer, bu da yerde saçılıma uğrayan yayılmış bir ışık yaratır. Bu durum Tyndall saçılımını göstermez çünkü bulut damlacıkları ışık dalga boyundan daha büyüktür ve her rengi hemen hemen aynı ölçüde saçılıma uğratır. Bulutsuz bir günde gökyüzünün rengi ışık saçılımından dolayı mavidir, fakat Tyndall etkisi değildir çünkü saçılım yapan parçacıklar hava molekülleridir; ki ışık dalga boyundan çok daha küçüktürler. Zaman zaman Tyndall etkisi terim olarak havadaki makroskobik toz parçacıklarının ışığı saçması şeklinde yanlış kullanılır. Halbuki, bu etki saçılmadan daha çok yansımadır, çünkü makroskobik parçacıklar olay sırasında açık olarak görünür olur.