Світ фізики Чому молоко біле
Ліза Леандр 24.08.2015
Як виникає типовий колір молока? Більш уважний розгляд компонентів дає відповіді.
Молоко - це майже дев'яносто відсотків води. Жирність коров’ячого молока становить від трьох до шести відсотків, залежно від породи корови та годівлі. Якщо ви купуєте їх у супермаркеті, вміст природного жиру зазвичай знижується. Інші інгредієнти - це молочний цукор та білки, включаючи казеїн, які можна переробити в сир. Молоко також містить велику кількість інших речовин у дуже малих пропорціях, наприклад магній, кальцій та ферменти.
Багато речовин у молоці роблять його так званою полідисперсною системою. Дисперсія складається із середовища - у випадку молока це вода - та інших речовин, які розподіляються у середовищі. Більшість молока називають не дисперсією, а швидше емульсією, тобто сумішшю двох рідин. Оскільки жир плаває у вигляді дрібних крапельок у навколишній воді. Ця емульсія дуже нестійка відразу після доїння. Жир швидко осідає, піднімається і утворює на поверхні шар крему.
Перед тим, як воно надійде у продаж, молоко гомогенізується: рідина розпорошується через дрібні насадки на металеву пластину, яка розщеплює крапельки жиру - все приблизно однакового розміру. При діаметрі всього кілька сотень нанометрів краплі краще розподіляються в молоці. Крім усього іншого, емульгатори, які є природними інгредієнтами молока, заважають їм текти назад. Вони складаються з молекул, які мають воду та жиророзчинні частини. Вони закривають крапельки і відокремлюють жир від навколишньої води.
Гомогенізація молока
Якщо світло падає на рідину, частина її відбивається на поверхні, а решта проникає наскрізь. Через безліч крапель жиру та інших речовин, які плавають у молоці, світло сильно розсіюється. Тому молоко каламутне. Цей тип розсіювання, який також зустрічається в інших емульсіях і дисперсіях, є тим, що вчені називають ефектом Тіндалла. З іншого боку, якщо ви додаєте у воду інші речовини - наприклад, сіль - рідина залишається прозорою. Оскільки іони солі набагато менші за складові молока і більш рівномірно розподіляються у воді. Це створює рішення, при якому світло майже не розсіюється.
Нам молоко здається білим, оскільки в ньому крапельки жиру незліченну кількість разів відображають усі довжини хвиль видимого світла. І оскільки сонячне світло або світло лампи розжарювання охоплює весь видимий колірний спектр - від червоного до жовтого, зеленого та синього до фіолетового - ці кольори змішуються і створюють враження білого кольору. Листя дерева, навпаки, в основному відображають зелені компоненти, тоді як інші кольори поглинаються їх поверхнею.
Цікавий ефект створюється, коли ви кладете кілька крапель молока у високу склянку з водою, тримаєте її вгору і спрямовуєте на неї ліхтарик зверху. Якщо поглянути на бік променя ліхтарика на склі, ви побачите синювате мерехтіння, якщо поглянути нижче, суміш виглядає червонуватою. Причина: Світло, яке повністю потрапляє крізь скло і виходить знову в кінці, пішло далі, ніж світло, що випромінює збоку.
Сині, короткохвильові частини розсіяні сильніше на довгій дорозі, ніж довгохвильові, червоні. Через це синій колір видно в центрі склянки, тоді як червоне світло може здебільшого проникати крізь всю рідину. Молекули повітря так само розсіюють світло, саме тому небо виглядає червоним, коли сонячні промені падають навскоси через атмосферу вранці або ввечері. Однак у нерозбавленому молоці плаває стільки речовин, що ефект відміняється частим заломленням світла.