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高校化学のついての質問です。

its********さん

2014/8/823:05:55

高校化学のついての質問です。

10^-5~10^-7cmの大きさの粒子、コロイド粒子が溶け込んでいる溶液の特徴として
「横から強い光を当てると、コロイド粒子が光を散乱し、光の行路が見える」現象、チンダル現象がありますが、これはコロイド粒子の直径に等しい波長の光がコロイド粒子によって散乱されるためと参考書に書かれていたのですが、それは何故でしょう。なぜそうなるのでしょうのでしょうか?お手数ですがチンダル現象のメカニズムとともにその理由を教えてください。
(すみませんが、高校生に分かる範囲でお願いします)

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koe********さん

2014/8/911:24:04

チンダル現象を説明するには2つの観点が必要です。
なぜ散乱されるのか。
なぜ散乱されると見えるのか。

まず散乱される理由。

コロイド粒子は原子よりも10倍から1000倍くらい大きいというのは習ったと思います。つまり原子やイオン、原子がいくつか集まってできた分子や多原子イオンなどに比べると圧倒的に大きいのです。(原子は絶対に目に見えませんが、コロイドはものによってはなんとなく見える気がするくらいでかい)

光とは何か、ということになると説明が難しいのですが、簡単に言うならば光の粒が波打ちながらあらゆるところを飛んでいると考えるとよいでしょう。
光の粒がA地点からB地点までまっすぐ飛んでいくとすると、このとき光はたしかにA地点からB地点までの最短距離である直線上を飛んでいきますが、どうしてもその直線を軸にして波打ちながら飛ぶことになるのです(数学のsin,cosの曲線をイメージしてください。まさにあれです)。

波長とは、sinカーブの繰り返し単位の長さを表します。

さて、波打ちながら直進する光の粒ですが、その進路上に原子またはコロイドが存在したらどうなるでしょう。
仮に光が波打っていないとすれば、光の粒は原子であろうがコロイドであろうがぶつかって跳ね返って、どこかに散乱されてしまいます。
しかし、光は波打っています。
場合によってはよけることができるのです。
あとは確率の問題です。
同じ波長の光なら、小さな原子と大きなコロイドとではどちらがぶつかりやすいか、考えればわかりますね。

次になぜ散乱されると見えるのか、ということについて考えましょう。

光は目に入ってこなければ見えません。
レーザー光線を自分の目に向かわないように照射すると、当然見えません。
光を散乱しない空気や低分子の水溶液もレーザーが見えません。
しかしコロイド溶液は光を散乱するから見えます。
レーザー光線の光の粒のいくつかが散乱されて自分の目に入ってくるからです。
図をつけてみましたが、わかるでしょうか。

チンダル現象を説明するには2つの観点が必要です。
なぜ散乱されるのか。
なぜ散乱されると見えるのか。...

  • koe********さん

    2014/8/911:26:57

    レーザー光線は直に見ないでください。
    失明します!!

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