為什麼光線穿過牛奶時會出現一條光亮的通路 當你倒好一杯牛奶準備喝掉時,是否想過用這杯牛奶就能做一個有趣的物理實驗呢?這個實驗很簡單:先把這杯牛奶稀釋一下,然後用雷射筆發出的光線照射這杯牛奶。這時你會發現,牛奶中出現了一條光亮的通路。為了進一步研究這個現象,你可以再試著把光線照射到一杯純淨的自來水上,這時你會發現水中沒有光亮的通路。稀釋過的牛奶是不太透明的,為什麼會出現一條光路呢?相反,自來水是非常透明的,為什麼反而見不到光路呢?這其實就是丁達爾現象,它是由英國物理學家丁達爾最先成功解釋的。
牛奶由水和固體顆粒構成,這些固體顆粒主要是脂肪和蛋白質分子,光線通過牛奶時會在顆粒的表面發生散射現象。這時固體顆粒就像一個個的發光體,無數顆粒對光線散射的結果,就形成了一條明亮的光路。而且顆粒的濃度越大時,對光線的散射作用就越強,你看到的光路也就會越亮。對於水分子而言,它對光線的散射作用要小得多,因此我們無法觀察到水中的光路。值得一提的是,牛奶中顆粒的濃度也不能太大,如果你直接使用沒有稀釋過的牛奶做同樣的實驗,入射光的大部分都被吸收或反射掉,明亮的光路也就觀察不到了。這種會出現丁達爾現象的體系被稱為膠體,膠體中的顆粒直徑一般在幾十納米到幾微米之間。
如果你留心的話,在生活中也經常能看到丁達爾現象,比如城市夜空中打出的雷射束,我們可以清晰地看到它傳播的路徑,這其實就是光束被空氣中無數懸浮塵埃散射的結果。可以想像,空氣中浮塵的濃度較小時,我們就很難看到這條光束,這不正可以作為判斷空氣品質好壞的一種方法嗎?

