質問: コロイド溶液に横から強い光をあてると、光の散乱のため光の進路が明るく見える現象を何というでしょう?
回答: チンダル現象

タイトル: コロイド
コロイドは分散系に一般的な性質を示す。例えばコロイドはチンダル現象により発色したり光を散乱したりする。特に分散媒が液体の場合はコロイド溶液(英語: colloidal solution)とも呼ばれる。具体的にはフォーム、エマルション、ゲル、サスペンションなどがこれに含まれる。このように永続的な2つの相から形成されるコロイドは相コロイド(phase colloid)とも呼ばれ、巨大分子自身が分散相となり、他の相の分散媒(dispersion medium)に永続的に分散している状態の分子コロイド(molecular colloid)と対比して使用される。一般的な物では、バター、牛乳、クリーム、霧、スモッグ、煙、アスファルト、インク、塗料、糊そして海の泡などがコロイドである。この分野は1861年にスコットランドの化学者トーマス・グレアムにより創始され、コロイド化学と呼ばれる。

タイトル: 光電効果
光電効果(こうでんこうか、(英: photoelectric effect)とは、物質に光を照射した際に、電子が放出されたり電流が流れたりする現象である。デジタルカメラや太陽光発電の動作原理として広く利用されている。外部光電効果と内部光電効果の二種類があり、単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は、光起電力効果とも呼ばれる。

タイトル: シュリーレン現象
シュリーレン現象(シュリーレンげんしょう)とは、透明な媒質の中で場所により屈折率が違うときに、その部分にしま模様やもや状の影が見える現象である。屈折率の差が大きければ肉眼でも観測される。この現象を利用した流体の光学的観測法をシュリーレン法と呼ぶ。シュリーレンはドイツ語の Schliere(むら)に由来する。砂糖や食塩などの結晶を水中に入れて放置したり、溶質の濃度が大きく異なる2種類の水溶液を混合したときに発生するもやのようなゆらぎはシュリーレン現象である。また、暑い日、長時間直射日光が当たった自動車などの上に、もやのようなものが立ち上ることがあるが、これは温度によって空気の密度が異なることで屈折率が変わり生じるもので、シュリーレン現象の1つである。これを陽炎と呼ばれ、親しまれている。

タイトル: カソードルミネッセンス
カソードルミネッセンス (英: Cathodoluminescence) とは、電子が蛍光体(英語版)などの発光物質に衝突したときに可視光波長の光子を放出するような光学的(英語版)・電磁気学的現象である。身近な例としては、テレビのブラウン管の内表面に塗られた蛍光体に走査電子線が衝突することにより発光する現象が挙げられる。カソードルミネッセンスは、光子により電子の放出が起こる光電効果の逆過程である。

タイトル: 蛍光
そこで、ある特性X線がどれくらい出てくるかを調べることで、物質中のある元素を定量することができる。このような元素分析法を蛍光X線分析という。蛍光能を有する染料は蛍光染料と呼ばれる。普段は無色であるが、紫外~可視光中の短波長域の光で青色の蛍光を発する染料は、紙や布の黄ばみを隠蔽する効果があるため、蛍光増白剤として使用される。蛍光灯は、低圧水銀灯の内側面に、水銀の発する紫外線を吸収し、蛍光として可視光線を発する物質を塗布したものである。蛍光を発している物質に対して、そのエネルギーを吸収できるような適切なエネルギー準位をもつ物質を添加すると、蛍光が消失する。これを消光といい、消光を起こす物質を消光剤という。

タイトル: 虹
それにもかかわらず、ある波長の光が特定の角度で強くなるのは、この散乱角θがbの関数で表したときに極値を持ち、その角度では、単位角度あたりの入射光のbの範囲(つまり逆関数b(θ)の微分)が発散するからである。これを虹散乱(rainbow scattering)といい、光学だけでなく原子物理や核物理での原子虹と呼ばれる類似の現象も指している。平たく言えば、水滴を固定して太陽光(入射光)を水平に入れ、入射光の高さを水滴の中心方向(水平)から徐々に上げていくと、太陽光が水滴から出る方向も次第に下向きになる。しかし、入射光がある高さ付近になると、太陽光が水滴から出る方向の変化が小さくなり、今度は逆に上がり始める。この高さ付近から入る太陽光はみなほぼ同じ方向に出て行くことになり、この部分だけ強い光が出て行くことになる。

タイトル: ゴーレイセル
赤外線吸収膜が赤外線を吸収して温度が上昇し、それによってキセノンガスの圧力が上がると可撓鏡が変形する。その結果生じるプローブの光が受ける反射の変化をフォトダイオードなどで検出する。

タイトル: 光イオン化
さらに高光強度な領域(赤外光または可視光において概ね I ∼ 10 - 10 W/cm 前後)では、障壁抑制イオン化(英語: barrier suppression ionization; BSI)や再散乱イオン化(英語: rescattering ionization)のような非摂動(英語版)現象(摂動論で説明できない現象)さえも観測されている。

タイトル: ラザフォード後方散乱分光
物質に高速イオンが入射すると、大半は電子との非弾性散乱によりエネルギーを失うが、ごく一部では原子核どうしのクーロン反発(ラザフォード散乱)による弾性散乱が起こる。このとき多重散乱はほとんど起こらず、散乱確率はラザフォードの散乱公式で表される。入射イオンとしては2MeV程度の軽いヘリウムイオン(アルファ線)が用いられる。

タイトル: クロミズム
ソルバトクロミズム (solvatochromism) は、色素、あるいは金属錯体の溶液について、溶媒 (solvent) の種類によりその色が変わるクロミズムのことである。この現象は、溶質分子の電子軌道のエネルギー準位が、溶媒分子の極性や屈折率、水素結合などの分子間相互作用の強弱により影響を受けて安定化もしくは不安定化し、吸収される光の波長が変わることであらわれる。金属錯体のソルバトクロミズムでは、溶媒和(溶媒分子が金属に配位すること)の有無や電子のスピン状態の変化、それらにともなう配位場の変化によることも多い。また、ソルバトクロミズムが特に顕著な色素を、ソルバトクロミック色素と呼ぶ。

タイトル: 光化学
光化学(こうかがく または ひかりかがく、英語: photochemistry)とは、物質の光照射下での挙動について調べる化学の一領域。広義には、光と物質との相互作用を取り扱う化学の一分野で、光励起による蛍光・蓄光のような発光現象も対象とされている。光化学が取り扱う物質は、無機化合物から有機化合物まで多岐にわたる。光の波長が赤外線よりも長波長の場合には、光の作用は熱的な作用が主となるため、光化学には含まれないことが多いが、近年の赤外レーザーの出現により、多光子吸収による化学反応が多数報告されたため、光化学の一領域として注目を集めている(非線形光学)。逆に、光の波長が短くなって、X線やγ線のようにイオン化や電子放出のような作用を及ぼす場合には、光化学ではなく放射線化学で取り扱われている。光化学では、光の強度ではなく、光の波長が本質的な意味をもつ。

タイトル: 構造色
構造色(こうぞうしょく、英語: structural color)は、光の波長あるいはそれ以下の微細構造による、分光に由来する発色現象を指す。身近な構造色にはコンパクトディスクやシャボン玉などが挙げられる。コンパクトディスクやシャボンには、それ自身には色がついていないが、その微細な構造によって光が干渉するため、色づいて見える。構造色の特徴として、見る角度に応じて、様々な色彩が見られることが挙げられる。色素や顔料と云った"色料"による発色と異なり、紫外線などにより脱色することがなく、繊維や自動車の塗装など工業的応用研究が進んでいる。

タイトル: 旋光
溶液中の純物質の場合、色と経路長が一定で比旋光度が分かっているならば、観測された旋光度から濃度を求めることができる。このため旋光計は糖シロップの商業取引の際の重要な装置となっている。また、化学においては、光学活性な化合物を不斉合成した際、得られた生成物の光学純度を決定するための方法の1つとして用いられる。磁場中では全ての分子は光学活性を持つ。ある物質中を伝播する光の向きに配向した磁場は、直線偏光の偏光面を回転させる。これはファラデー効果と呼ばれ、光と電磁場の影響を関連付ける最初の発見の1つである。光学活性や旋光現象を円偏光と混同してはならない。しばしば、円偏光は直線偏光が伝播に伴って回転するものだと表される。しかし、この考え方では、偏光は波長に等しい長さ(およそ 1 マイクロメートル)だけ進んだ時にちょうど1周することになり、これは真空中でも起こり得る。

タイトル: 後方散乱
写真における後方散乱とは、フラッシュもしくはストロボがレンズの視野角内の粒子により反射され写真上に光片として表われることをいう。これを「オーブ」と呼ぶこともある。この現象は雪や雨、雪、空気中の塵などによって引き起こされる。現代のコンパクトカメラおよびウルトラコンパクトカメラのサイズ制限により、特にデジタルカメラでレンズと組み込みフラッシュとの距離が狭まってきており、したがって光の反射角も小さくなってきているので通常は目に見えない粒子の反射が写り込みやすくなってきている。したがって、小さなデジタルカメラおよびフィルムカメラにおいてオーブは頻発する。

タイトル: 吸光光度法
以上の原理から、試料溶液中の対象となる物質の濃度を定量的に測定するには、まずその物質を何らかの形で発色する物質へと変換し(測定したい物質と変換後の色素の濃度が比例すれば、その色素の濃度を測定することで、間接的に目的の物質の濃度が分かる)、あらかじめ対象となる物質の吸収する波長のピーク付近の光のみを測定に用いてやる必要がある(例えば、白色光を用いて赤色の溶液を測定しても、その際通過する光のうち、青緑色の光以外は色素に全く吸収されずに通過してしまうから、光の強度と溶液中の赤い色素の濃度は純粋には比例しない)。同様に、その光が対象となる物質以外の物質に吸収されないようにする必要がある。また、実験に用いるセル自体の光の反射や、光が溶液中で透過せずに散乱してしまうことなどにより、どうしても誤差が生じてしまう。

タイトル: 屈折率
分散を実際に観察するには、プリズムがよく用いられる。白色光を入射させると虹色に分光されるのはこの分散という性質により引き起こされる。吸収のある物質の場合には、吸収率を虚数部に加えて複素屈折率で表すのが便利である。また、異方性のある物質の場合には屈折率は偏光の向きによって異なり、複屈折が起こる。

タイトル: 原子吸光
原子吸光(げんしきゅうこう)とは、高温に加熱して原子化した物質に光を照射したときに、構成元素に固有の幅の狭い吸収スペクトルを示す現象、あるいはそれを利用して試料に含まれる元素の定性と定量を行う分析方法のことを言う。

タイトル: コンプトン効果
高エネルギーの電子がマイクロ波や赤外線といった低エネルギーの光子と衝突し散乱することで、光子をよりエネルギーの高いX線やγ線へ変化させる現象を逆コンプトン効果と呼ぶ。また、その時に起こる散乱を逆コンプトン散乱(英: inverse Compton scattering)と呼ぶ。コンプトン散乱は電子に高エネルギーの光子が衝突する場合である。対して、逆コンプトン散乱は光子に高エネルギーの電子が衝突する場合である。これは電子を静止系としてみれば、後方へのコンプトン散乱にほかならない。宇宙空間では逆コンプトン効果が生じている。星からの光が高エネルギーに加速された電子との逆コンプトン散乱によりエネルギーを得る。その結果、光子はエネルギーのより高い状態であるX線やγ線へと変化する。X線天文学、γ線天文学では、地球に降り注ぐX線やγ線を観測し、研究を行っている。

タイトル: 強熱発光
強熱発光(きょうねつはっこう、英: Candoluminescence)は、(一般的には炎にあてられて)高温の状態になった特定の物質から発せられる光であり、同温での高温発光から考えられる黒体発光より一部の波長が強い。この現象は酸化亜鉛や酸化セリウム(IV)、酸化トリウム(英語版)など遷移元素や希土類元素の酸化物(セラミックス)で顕著である。

タイトル: 光蒸発
光蒸発 (ひかりじょうはつ、英: photoevaporation) は、高エネルギーの輻射がガスを電離し、電離源から離れて散逸させる過程のことを指す。これは典型的には、高温の恒星からの紫外線放射が、分子雲や原始惑星系円盤、惑星大気に作用することによって発生する。

タイトル: 2光子吸収過程
2光子吸収過程(2こうしきゅうしゅうかてい)とは、多光子吸収過程のうち、同時に2個の光子が吸収されることによって、電子や原子の状態が励起され高いエネルギー準位に遷移すること。通常、非常に低い確率で発生する現象だが、レーザー光を収束させるなどの方法によって光子密度の大きな電磁波を作ると、多数個の光子が同時に吸収される状態が観測できるようになる。特に、レーザーを収束させることによって生じる2光子吸収が発生する確率は、光子密度に対して非線形である(発生効率が光強度の自乗に比例して発生する)ため、2光子吸収が発生する範囲は、波長によって規定されるビームウェストより小さくなる。そのため、高分解能な顕微鏡や、光造形に応用されることがある。また、エネルギーの低い光で、高い遷移エネルギーを作り出すことができるため、例えば通常紫外線によって生じるような励起を赤外線レーザーによって発生させることもできる。

タイトル: 金コロイド
金コロイド(きんころいど)は、1マイクロメートル以下の金微粒子(ナノ粒子)が、流体中に分散しているコロイド。色は液の状態によっても変わるが、10ナノメートル程度の微粒子の場合は概ね赤であり、粒径が小さくなると薄黄色、大きくなると紫~薄青、100ナノメートルを超えると濁った黄色となる。金コロイドは光学的、電気的に特徴があり、電子顕微鏡、電子工学、ナノテクノロジー、材料科学などに利用されている。

タイトル: 蓄光
蓄光 (ちっこう) とは、光(電磁波)(例:可視光やUV光など)を蓄えて、光照射を止めても発光する物質の性状をいう。なお、蓄光性を持つ物質が暗所で発光する際の光を「燐光(りんこう)」という。この発光の明るさを燐光輝度 (単位: cd/m) で示す。一般的に蓄光塗料、夜光塗料とも呼ばれる。

タイトル: 光反応
光反応(ひかりはんのう、英: photoreaction)は、光により引き起こされるさまざまな化学反応のこと。化学物質は、適切な波長の光を吸収することで励起状態と呼ばれる反応活性の高い状態に変わる。その励起状態から一定の確率で、結合、解離、発光、酸化、還元などの化学変化が起こることがあり、その一連の過程が光反応と呼ばれる。ある基質から起こる光反応と光を用いない反応(暗反応)とで、生成物や選択性が全く異なることも数多い。また、同じ基質で起こる光反応であっても吸収する波長が異なれば、異なる励起状態を経て異なる化学変化が起こることがある。

タイトル: 構造色
宝石のオパールは、規則的に並んだケイ酸塩の微粒子によって光が干渉し、見る角度によって様々な色彩がみられる。牛乳が白いのは、脂肪のコロイドが光を散乱するためである。青い空、夕焼けなどの色は、太陽光が大気中の窒素分子や酸素分子によって散乱されるためである。このような、光の波長より小さな粒子による散乱現象はレイリー散乱と呼ばれる。光の波長と同程度の粒子(散乱体)による光の散乱はミー散乱と呼ばれる。雲が白く見えるのはミー散乱によるものである。温度変化によって分子のねじれが変化する液晶や高分子のマイクロカプセルによる示温材が開発されている。 加熱することにより、色相が変化する。マグカップやフィギュア等に使用されている。

タイトル: ファラデー効果
ファラデー効果(ファラデーこうか)あるいは磁気旋光(じきせんこう)とは、磁場に平行な進行方向に、直線偏光を物質に透過させたときに偏光面が回転する現象のことである。また、この回転をファラデー回転 (Faraday Rotation) と呼ぶ。1845年にマイケル・ファラデーによって発見された。

タイトル: ポンプ-プローブ分光法
 また、プローブ光の発生には光パラメトリック効果が用いられることがある。

タイトル: 旋光
分光したといっても偏光子の指定する面と繋がる面の強度が最も強いので、回転しているフィルターを通過した光が最も強度の高かった時の、検光子のどれぐらい傾いていたかを測ることで光がどの程度回転させられたか解明できる。

タイトル: ブリルアン散乱
ブリルアン散乱(ブリルアンさんらん、ブリリュアン散乱、ブリュアン散乱とも)とは、光が物質中で音波と相互作用し、振動数がわずかにずれて散乱される現象のことである。名称はレオン・ブリルアンに由来する。この散乱は水や結晶などの媒質中で光が密度変化と相互作用することによって生じる。この際、光の経路とエネルギー (すなわち周波数) が変化する。 散乱の要因となる密度変化は音響モードすなわちフォノンに由来するかもしれないし、磁気モードすなわちマグノン、あるいは温度勾配に由来するかもしれない。 媒質が圧縮されると屈折率が変化し、必然的に光路が変化することは古典的にも説明できる。

タイトル: 懸濁液
懸濁液(けんだくえき)は、固体粒子が液体中に分散した分散系。英語では、サスペンション(suspension)あるいはスラリー(slurry)。サスペンジョンともいうが、ドイツ語のズスペンジオーン(Suspension)が混ざった呼び名である。粒子はコロイド粒子(100nm程度以下)のこともあるが、それより大きな光学的粒子のこともある。コロイド粒子の場合は懸濁コロイドなどと呼び、光学的粒子の懸濁液を特に懸濁液と呼ぶこともある。光学的粒子の懸濁液は、コロイド溶液とは異なり、時間が経つと定常状態に落ち着く。懸濁粒子は顕微鏡で見ることができ、静かな場所に置くと時間の経過に連れて沈静化する。この点で懸濁液は、粒子がより小さく、沈静化することのないコロイド液と異なる。(真の)溶液では、溶質は固体では存在せず、溶質と溶媒は均質に混ざり合っているため、懸濁液は存在しない。

タイトル: 光物性
そのため、これらの領域の境界はしばしば不明瞭である。