鬼の领地

前几天学了增透膜，但是开始一直不明白，一边的光没了，能量为什么就跑到另一边去了呢？

查找了相关的资料以后，发现其实很简单，因为光从光疏介质射向光密介质发生反射时会发生半波损失，而厚度为光波的λ/4的增透膜其折射率介于空气与玻璃之间。设入射光线相位为0：对于空气这面，当光从空气射向增透膜反射时，因为空气对增透膜为光疏介质，发生了一次半波损失，于是相位变为π；随后这束光折射入增透膜，在增透膜和镜面之间又发生一次反射，此时增透膜对镜片为光疏介质，因此又发生了一次相位突变，又当光线再次到达空气和增透膜的界面时，光在增透膜中走过了一个π，再加上在增透膜-玻璃界面上发生的半波损失，回到空气的光的相位为2π，和第一次反射的相位π正好差了一个π，发生相消干涉，于是光没了。从玻璃这面看，第一次透射的光线因为经过了λ/4的光程，相位应该为π/2，另一部分经过增透膜-玻璃界面的反射再经过空气-增透膜界面的二次反射，重新进入玻璃时，因为增透膜-玻璃界面上反射发生了半波损失，随后又经过λ/2的光程，因此第二次透射的光线相位变为5π/2，正好和第一次透射的光线相差2π，发生相涨干涉。因此便增投了！

如果把增透膜玻璃的那一面变成一个折射率比它低的透明材料（如空气），则增透膜就变成了增反膜。很明显，增透膜和增反膜仅决定于其两面的介质的折射率和其厚度。

至于半波损失，似乎要用到某个神奇的被称作菲涅耳公式的东西证明。其实就是说，当光线从光疏介质（折射率小的介质）进入光密介质（折射率大的）时，垂直或琼射（入射角接近90°）入，则其反射光线会与入射光线发生π的相位突变，因为这相当于光线多走了（或少走了）半个波长，因此被称作半波损失。

昨天的化学课，我们亲爱的化学老师（小明哥）给我们介绍了蛋白质的盐析。在解释蛋白质盐析的原理的时候，他告诉我们，蛋白质溶液可以看作胶体，盐析的原理就跟胶体的聚沉现象一样。

经过一番资料查找，我在这里纠正一下，关于盐析和聚沉。

首先，蛋白质溶液不应该看作一种胶体。虽然就其会产生丁达尔现象而言，与胶体相似，但这是由于其粒子的大小与胶体类似。而实质上，无论从蛋白质溶解的原理还是其在水溶液中的形态，都与胶体不同。而且，蛋白质的盐析是可逆的，即盐析出的蛋白质可以被再溶解，但胶体的聚沉是不可逆的。

下面解释一下这两个现象。

首先讲讲胶体。产生胶体的，大多是在水中溶解度极低，甚至不溶的物质，如Fe(OH)₃、Cu(OH)₂。他们之所以能形成透明的胶体溶液，是因为其处在“沉降平衡”的状态下。所谓的沉降平衡，即其沉降速度（沉淀速度）与其溶解速度相等。造成这种平衡的根本原因是，这些产生胶体的物质大都带电，各个胶体粒子之间存在静电力排斥，这使得胶体粒子无法互相靠近，于是就产生了一种平衡状态，使得胶体粒子能悬浮在水中而不会沉淀下来。

然而，胶体的聚沉却会使本来处在平衡状态的胶体瞬间发生大规模沉淀。聚沉可以通过加热胶体溶液和向胶体溶液加入电解质来实现。加入电解质，会使得溶液中离子的数量大量增加，这些离子中当然也存在许多和胶体粒子带相反电荷的离子，这些离子就会被胶体粒子吸引，并且因此，使得胶体粒子之间产生互相吸引的静电力，最终导致聚沉。而加热会使得胶体粒子的热运动加剧，从而为胶体粒子的互相碰撞创造了更有利的条件，因此也会产生聚沉。由于产生胶体的物质本身溶解度不高，因此这些聚沉的物质无法重新被溶解，因此聚沉是不可逆的。

而蛋白质的盐析则不同。之所以蛋白质会盐析，是因为电解质破坏了蛋白质的水和膜，从而导致蛋白质溶解度急剧下降，从而蛋白质就会析出。不过由于蛋白质本身溶解度极高，因此盐析后的蛋白质仍然可以重新被水所溶解。

所以说蛋白质的盐析和胶体的聚沉是有本质上的区别的。