Was ist der Tyndall-Effekt?
Der Tyndall-Effekt tritt auf, wenn Partikel in einem Kolloid oder einer Suspension das durchgelassene Licht streuen. Die Intensität der Streuung ist ein direktes Ergebnis der Größe der kolloidalen Teilchen; Da sie ungefähr die Größe einer einzelnen Lichtwellenlänge haben, ist der Tyndall-Effekt viel intensiver als ein ähnlicher Effekt, der als Rayleigh-Streuung bekannt ist. Die gebräuchlichste praktische Anwendung des Effekts ist der Nachweis von Kolloiden und ultramikroskopischen Partikeln. Der Tyndall-Effekt kann auch verwendet werden, um Licht zu erkennen, das für das bloße Auge nicht sichtbar wäre.
Eine übliche Demonstration des Tyndall-Effekts besteht darin, dass in einem transparenten Glas ein klares Kolloid (z. B. auf Wasserbasis) erzeugt wird. Wenn ein Lichtstrahl durch das Glas tritt, wird der Strahl selbst innerhalb des Kolloids klar und sichtbar abgegrenzt. Dies ist das Ergebnis längerer Wellenlängen, die durch die Substanz laufen, während kürzere Lichtwellenlängen gestreut werden und das kürzere Licht zurück zum Betrachter reflektieren. In einigen Fällen kann die Streuung die wahrgenommene Farbe eines Kolloids verändern. Mit Wasser vermischtes Mehl erscheint beispielsweise blau, wenn es als Kolloid hergestellt wird. Der gleiche Effekt wird bei der Iris von blauäugigen Personen erzielt.
Mit dem Tyndall-Effekt können Kolloide und damit auch kleine Partikel in den Kolloiden zuverlässig nachgewiesen werden. Herkömmliche Mikroskope haben Schwierigkeiten, Bilder von Partikeln mit einer Größe von weniger als 0,1 Mikron aufzunehmen, was es zu einer Herausforderung macht, zu bestimmen, ob eine bestimmte Substanz ein Kolloid oder eine echte Lösung ist oder nicht. Streut ein Lichtstrahl durch eine klare Substanz, können Beobachter das Vorhandensein von Partikeln bestätigen und feststellen, dass es sich bei der Substanz um ein Kolloid handelt. Dieses Prinzip hat zur Entwicklung von Ultramikroskopen geführt, mit denen Wissenschaftler Partikel beobachten können, die auch mit Hilfe eines herkömmlichen Mikroskops unsichtbar sind. Mit demselben Test kann eine Vorstellung von der Größe der Partikel im Kolloid und seiner Dichte gewonnen werden.
Der Effekt kann auch zum Erkennen von unsichtbarem Licht verwendet werden. Da der Tyndall-Effekt Licht mit einer kürzeren Wellenlänge streut, ist es möglich, Infrarotlicht sichtbar zu machen, indem es durch ein Kolloid geleitet wird. Dies kann erreicht werden, indem Rauch oder ein anderes gasförmiges Kolloid auf einen verdächtigen Bereich geblasen wird. Die Partikel streuen die kürzeren, sichtbaren roten Wellenlängen, sodass Beobachter einen roten Lichtstrahl sehen können. Der Strahl ist am besten sichtbar, wenn er aus einem Winkel senkrecht zum Lichtweg betrachtet wird.