5 Дәріс Жарық, атомдардың жарық сіңіруі және шығаруы, жарықтың толқын ұзындығы және заттардың оптикалық спектрлері, денелердің түсі, жарықтың химиялық әсері( реакциялардың активтенуі және фотолиз), сыну көрсеткіші

Коллоидтык жүйелердің оптикалык қасиеттері олардың гетерогендігі мен дисперстігі арқылы анықталады. Фазааралық бөлу бетіне түскен жарық сәулесінің бағыты өзгереді немесе жұтылады. Дисперстік жүйелерге жарық сәулесі түскенде мынадай құбылыстар байқалуы мүмкін.

Жарықтың дисперстік жүйелерден шашырауын қарастырғанда жарықтың электр тоғын өткізетін дисперстік бөлшектерде шашырауы және электр тоғын өткізбейтін бөлшектерде шашырауы деп eкіге бөліп қарастырған жөн. Біз электр тоғын өткізбейтін коллоидтық бөлшектерден жарықтың шашырауын қарастырамыз.
Жарық сәулесі дисперстік жүйеге түскенде ол барлық бағытта шашырайды. Алайда бөлшек маңайындағы шашыраған жарықтын қарқындылығы барлық бағытта бірдей емес. Егер бөлшектің өлшемі (d) түскен жарықтың толқын ұзындығынан (λ) анағұрлым кіші болса. яғни d«λ онда жарықтың оның түскен бағытымен салыстырғандағы 0° және 180° бағыттарда шашырауының қарқындылығы ең жоғары болады. Бөлшектің өлшемі түскен жарықтың толқын ұзындығынан аздап кіші болған жағдайда (λСонымен бipгe шашыраған жарық поляризациялануы мүмкін. Оның поляризациялануы барлық бағытта бірдей емес: 0° және 180° бағытта шашыраған жарық толығымен поляризацияланбаған деуге болады. Ал 90° және 270° бағытта шашыраған жарық толығымен поляризацияланады.
Жарықтың шар тәрізді бөлшектен шашырауын Ми диаграммасы арқылы өрнектеген ыңғайлы. Ол үшін шашыраған жарықтың қарқындылығын радиус векторымен белгілейді. Радиус вектор бөлшектің центрін белгілейтін нүктеден шығады. Вектордың ұзындығы шашыраған жарықтың қарқындылығын сипаттайды. Сонда кішкентай бөлшектердегі жарықтың шашырауы Ми диаграммасы бойынша былай көрсетіледі (1-сурет).



1-сурет. Жарық шашырауының Ми диаграммасы (d «λ болғанда)
Сыртқы қисық шашыраудың жалпы қарқындылығын сипаттайды. Ішкі қисық поляризацияланбаған жарықтың қарқындылығын сипаттайды. Ми диаграммасынан 90° бағыттағы шашыраған жарықтың толығымен поляризацияланғанын, ал 0° және 180 бағыттарда шашыраған жарықтың толығымен поляризацияланбағанын байқаймыз. 1-суретте көрсетілген Ми диаграммасы кішкене дисперстік бөлшектер (d«λ.) үшін байқалады. Ал үлкенірек дисперстік бөлшектер (d<λ) үшін Ми диаграммасы баскаша түрде байқалады (2-сурет).

2-сурет. Үлкен бөлшектерден жарық шашырауының Ми диаграммасы (d< λболғанда)
Бұл диаграммадан көрініп тұрғаны - шашыраған жарықтың қарқындылығы 180° бағытта максимал екендігі және оның поляризацияланған бөлігінің максималды мәні 90°-қа сәйкес келмейтіндігі.
Электр тоғын өткізбейтін, өлшемі түскен жарықтың толқын ұзындығынан өте кіші (d«λ) және сұйық ертіндідегі коллоидтық бөлшектерден шашыраған жарықтың қарқындылығын Релей заңымен сипаттауға болады:
(1)
Мұндағы J₀ және .J_Ш - түскен және шашыраған жарықтың қарқындылығы, n₁ мен n₀- дисперстік фаза мен дисперстік ортаның сыну көрсеткіштері; - бөлшектердің сандық концентрациясы; υ - дисперстік фаза бөлшектерінің өлшемі, λ - түскен жарықтың толқын ұзындығы.
Жалпы Рэлей заңын мына шарт d ~ 0,1λ орындалғанда қолдануға болады.
Бөлшектің өлшемі артқан сайын шашыраған жарықтың қарқындылығы толқын ұзындығының төртінші дәрежесіне кepi пропорционал (J_ш ≠ f(1/λ⁴)) болмайды. одан аз дәрежесіне байланысты болады.
Геллер полистирол латексінің монодисперстік ерiтіндіciн зерттей отырып, жарықтың толқын ұзындығының (λ) дәреже көрсеткшінің (n) бөлшектің өлшеміне (d) байланысын тапты. Рэлей тендеуінен мынадай қорытындылар жасауға болады.
1. Шашыраған жарықтың қарқындылығы золь концентрациясына (v) тура пропорционал.
2. Шашыраған жарықтың қарқындылығы бөлшектің көлеміне (υ) тура пропорционал. Алайда Ј_ш=ƒ/(υ²) байланысы бөлшектің белгілі 6ip өлшеміне дейін орындалады да, бөлшектің диаметрі d>λ шамасына жеткенде жарықтың шашырауы оның шағылысуымен алмасады.
3. Шашыраған жарықтың қарқындылығы толқын ұзындығының төрт дәрежесіне (λ⁴) кepi пропорционал.
4. Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның сыну көрсеткшінің айырымы (n₁ -n₀) үлкен болған сайын шашыраған жарық қарқындылығының Ј_ш мәні де жоғары болады. Сондықтан металл зольдерінде шашыраған жарықтың қарқындылығы металл емес заттардың зольдерінде шашыраған жарықтың қарқындылығынан басым болады. керісінше, глицериннің хлороформдағы (CCI4) эмульсиясы мөлдір, жарықты шашыратпайды. Өйткені n_{глицерин}≈n_{холороформ}. Шын ерітінділерде опалесценция құбылысы байқалмайды. Ceбeбi epiген заттың молекуласының көлемі кішкентай.
Опалесценция құбылысы сырт көзбен қарағанда флуоресценция құбылысына ұқсас. Флуоресценция құбылысы кейінде де жарық жолағы (конус) байқалады. Бірақ флуоресценция құбылысының опалесценциядан мынадай ерекшеліктері бар: а) флуоресценция кезіндегі өткен жарық сәулесінің түскен жарық сәулесінен толқын ұзындығы бойынша айырмашылығы болады. Ал опалесценция құбылысы барысында түскен жарықтың толқын ұзындығы өзгермейді. Ол тек қана шашырайды. Флуо­ресценция ішкі молекулалық құбылысқа жатады; б) Опалесценция құбылысы толқын ұзындығы әр түрлі кез-келген жарық түскенде де байқалса, ал флуоресценция құбылысы толқын ұзындығы белгілі бip мәнге тең жарық түскенде ғана байқалады.

жүктеу/скачать 448,13 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: