光束中盤旋的精靈─層化液體中氯化鈉粒子的運動探討
本實驗以帶狀雷射光束通過溶液水體,形成一面放射狀光牆,溶液能讓雷射光產生散射,表示有明顯的廷得耳效應,亦證實本實驗溶液為顆粒頗大的膠體溶液。加上雷射光通過膠態粒子產生繞射,可以明顯看到光點粒子。 膠體粒子於一連續相中受到外界所施加的電位、溫度、或溶質濃度梯度的驅動,所產生之輸送行為,稱為泳動。本實驗將氯化鈉固體溶質溶於水,未經攪拌,水體內部呈現濃度梯度差,產生溶質運動的驅動力,造成膠體泳動時,有明顯光點顆粒沿著與濃度梯度垂直方向上升。 藉由錄影到的氯化鈉光點顆粒運動路徑,追蹤特定光點顆粒移動情形,根據觀察到不同光點粒子的運動模式,除了有向上移動之外還有橫式旋轉與直立式旋轉運動情形。測量固定距離各顆粒泳動所需時間,並計算光點泳動速度。不同橫式旋轉與直立式旋轉速度比,以及影像圖片資料,推斷氯化鈉運動粒子的結構型狀。 改變水的溫度,從低溫10℃時,顆粒緩慢垂直上升,逐漸增加溫度,光點顆粒明顯加快上升移動速度,且加快速溶解、沉降的畫面,驗證了自然課本的化學正逆反應速率的情況。溫度越高粒子能量越大,運動速度越快,正逆反應速率也越快。