آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
اثر تیندال؛ ذره‌ها نور رو چطور پخش می‌کنن؟
وقتی ذره‌های یک کلوئید نور رو پخش می‌کنن، ممکنه مسیر پرتو از کنار دیده بشه؛ به این پدیده اثر تیندال می‌گن. این شبیه‌سازی یک مدل ساده از این ایده‌ست، نه پیش‌بینی دقیق آزمایش واقعی.
آزمایش رو شروع کنبرای شروع، اندازهٔ ذره رو روی ۲۰۱ نانومتر و غلظت نسبی رو روی ۲٫۱ بذار. بعد هر بار فقط یک ورودی رو عوض کن و درصد دیده‌شدن پرتو رو مقایسه کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
اندازهٔ ذره و پرتو
غلظت نسبی رو روی ۲٫۱ نگه دار. اندازهٔ ذره رو یک بار روی ۲۰۱ و یک بار روی ۵۰۱ نانومتر بذار و درصد دیده‌شدن پرتو رو بخون.
حدست چیه؟ در این بازه، با بزرگ‌تر شدن ذره خروجی مدل چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در خروجی محاسبه‌شدهٔ مدل، درصد دیده‌شدن پرتو از حدود ۲٫۳ به ۱۴٫۸ می‌رسه. این نتیجه رفتار همین تقریب ساده‌ست؛ ازش قانون دقیق پراکندگی نور رو نتیجه نگیر.
غلظت ذرات چه اثری داره؟
اندازهٔ ذره رو روی ۵۰۱ نانومتر ثابت نگه دار. غلظت نسبی رو از ۰٫۱ به ۵٫۱ ببر و خروجی پرتو رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ اگر تعداد نسبی ذرات بیشتر بشه، مدل پرتو رو چطور حساب می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در همین مدل، درصد دیده‌شدن پرتو از حدود ۰٫۷ به ۳۶ می‌رسه. چون غلظت در فرمول به‌صورت ضریب وارد شده، زیادشدنش این خروجی رو بالا می‌بره؛ این عددها غلظت واقعی محلول نیستن.
دو خروجی همیشه هم‌جهت نیستن
غلظت رو روی ۲٫۱ بذار و اندازهٔ ذره رو بین ۵۰۱ و ۹۵۱ نانومتر مقایسه کن. هم نوار نور رو ببین و هم درصد دیده‌شدن پرتو رو بخون.
حدست چیه؟ آیا بزرگ‌تر شدن ذره در مدل حتماً هر دو خروجی رو بیشتر می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
در خروجی خام مدل، شاخص پراکندگی از حدود ۱۴٫۹٪ به ۲۹٫۹٪ بالا می‌ره، ولی درصد دیده‌شدن پرتو از حدود ۱۴٫۸ به ۴٫۸ پایین می‌آد. این دو کمیت با دو رابطهٔ جدا ساخته می‌شن؛ اختلافشون رو نتیجهٔ عمومی آزمایش واقعی ندون.
پشت این حرکت چه خبره؟
اثر تیندال یعنی چی؟
visible_beam=scattered_light
ذره‌های پخش‌شده در یک کلوئید می‌تونن بخشی از نور رو در جهت‌های مختلف پراکنده کنن؛ برای همین مسیر باریک نور از کنار دیده می‌شه. ظاهرشدن پرتو به خود نور و ویژگی‌های ذره‌ها و مایع هم بستگی داره، نه فقط به یک عدد اندازه.
مدل چه‌جوری عدد می‌سازه؟
d<55:I=(d/550)^4*c*0.001;d>=55:I=(d-55)/945*c*0.15
این حسابگر برای ذرات کوچک یک رابطهٔ ساده‌شده و برای اندازه‌های بزرگ‌تر یک تقریب خطی به کار می‌بره. ضریب طول موج رو هم ثابت و برابر ۵۵۰ نانومتر می‌گیره؛ پس عددها فقط برای دیدن روندهای همین مدل به درد می‌خورن.
غلظت نسبی با غلظت واقعی فرق داره
عدد غلظت فقط ورودیِ بی‌واحد این مدل آموزشی‌ه. مدل با بیشترشدنش پراکندگی رو زیاد می‌کنه، اما از این عدد نمی‌شه غلظت یک نمونهٔ واقعی یا مقدار دقیق ذرات رو فهمید.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
پس درصدهایی که اینجا می‌بینم، همون مقدار نور پخش‌شده در یک آزمایش واقعی نیستن؟
درسته؛ این‌ها خروجی چند رابطهٔ ساده‌شده‌ان و بعضی برچسب‌ها و درصدهای خود نمایش هم ایراد دارن. اثر تیندال در آزمایش واقعی به ویژگی‌های نور، ذرات و مایع بستگی داره. این صفحه فقط کمک می‌کنه ببینی ورودی‌های مدل چه تغییری در عددهای خودش می‌دن.
سؤال‌های رایج
اثر تیندال رو کجا می‌شه دید؟
وقتی نور از یک کلوئید مثل محلول شیری عبور کنه، ذره‌ها می‌تونن بخشی از نور رو پخش کنن و مسیر پرتو از کنار دیده بشه. این نمونهٔ شناخته‌شدهٔ اثر تینداله.
کلوئید با محلول شفاف چه فرقی داره؟
در کلوئید ذره‌های پخش‌شده نور رو پراکنده می‌کنن؛ در یک محلول شفاف معمولی، ذرات حل‌شده معمولاً مسیر باریک نور رو به این شکل نمایان نمی‌کنن. این یک نشانهٔ دیداریه، نه آزمون کامل برای شناسایی همهٔ مخلوط‌ها.
چرا طول موج نور هم مهمه؟
شدت پراکندگی به اندازهٔ ذره نسبت به طول موج و ویژگی‌های نوری ذره و محیط بستگی داره. این مدل طول موج رو ثابت می‌گیره، پس اثر تغییر رنگ نور رو نشون نمی‌ده.
می‌تونم از درصدها اندازهٔ واقعی ذره‌ها رو پیدا کنم؟
نه. این درصدها از تقریب سادهٔ همین ابزار میان و نمایش یکیشون هم ایراد داره؛ برای اندازه‌گیری واقعی به روش و ابزار آزمایشگاهی نیاز داری.