Н. Каразина С. В



бет45/50
Дата30.01.2022
өлшемі1,02 Mb.
#24552
1   ...   42   43   44   45   46   47   48   49   50
РАССЕЯНИЕ СВЕТА

Рассеяние света в какой-то степени свойственно любой среде. Но наиболее интенсивное светорассеяние происходит в условиях, когда луч света проходит через дисперсную систему, частицы которой имеют раз- меры меньше длины волны падающего света и удалены друг от друга на расстояния, значительно превосходящие длину волны. Явление светорас- сеяния присуще многим дисперсным системам, но особенно коллоидно- дисперсным, или ультрамикрогетерогенным, с размером частиц 10 7-10 9 м.

В коллоидных растворах светорассеяние проявляется в виде опалес- ценции – матового свечения, чаще всего голубоватых оттенков, которое можно наблюдать при боковом освещении "белого" золя на темном фоне. При этом, если тот же золь рассматривать в прямом проходящем свете, он может иметь красновато-желтую окраску. Причиной опалесценции яв- ляется рассеяние света вследствие его дифракции в микронеоднородной среде коллоидного раствора.

С опалесценцией связано специфичное для коллоидных систем явле- ние – эффект Тиндаля. При фокусировании света в сосуде с коллоидным

раствором и наблюдении в перпендикулярном лучу направлении в рас- творе видна светящаяся полоса, узкая со стороны входа света и более широкая на выходе (имеет форму конуса). При тех же условиях освеще- ния чистые жидкости и молекулярные растворы не дают подобного эф- фекта. По наличию или отсутствию эффекта Тиндаля легко установить, является ли раствор коллоидным или истинным (молекулярным, ионным). Теория светорассеяния была разработана Д. Рэлеем (1871). Уравне-



ние Рэлея для интенсивности рассеянного света IP

имеет вид



n2n2 2 V 2

V 2



IP I0 243 1 0
2 2 4


n + 2n

K 4 ,

(12.1)


 1 0 

где I0

  • интенсивность падающего света;

n1 и n0

  • показатели прелом-

ления соответственно дисперсной фазы и дисперсионной среды;  – чис- ло частиц в единице объема (частичная концентрация); V – объем час- тицы;  – длина волны падающего света.

Из уравнения Рэлея следует ряд выводов. Так, при равенстве показа- телей преломления среды и частиц в гетерогенной системе может отсут- ствовать рассеяние света. Светорассеяние пропорционально концентра- ции частиц, квадрату объема частицы (или шестой степени их радиуса) и обратно пропорционально четвертой степени длины волны падающего света. Отсюда можно заключить, что наиболее интенсивно происходит рассеяние света малых длин волн. В видимой части спектра меньшую длину волны имеют голубые лучи; следовательно, они больше подверже- ны рассеянию, чем желто-красные. Этим объясняются оранжево- красноватая окраска многих бесцветных золей и минералов в прямом проходящем свете (красные лучи слабо рассеиваются) и голубоватая – при наблюдении сбоку. С этими явлениями связаны голубой цвет неба и красные цвета восходов и закатов; красный цвет светофора виден изда- лека и в тумане и т.д. Анализ уравнения Рэлея показывает также, что максимальное светорассеяние происходит в системах с размером частиц r  (24)10–8 м, что соответствует коллоидной степени дисперсности. При размерах частиц более 0.1  световой волны возрастает роль процессов отражения света. В растворах исчезает опалесценция и появляется мут- ность (например, в суспензиях, грубых взвесях). С другой стороны, из уравнения Рэлея видно, что с уменьшением размеров частиц интенсив-



ность светорассеяния ослабевает пропорционально величине

V 2 . Ту об-

ласть размеров частиц, для которой интенсивность рассеянного света максимальна, называют рэлеевской областью. Для золей металлов ввиду сильного поглощения ими света уравнение (12.1) неприменимо.

Уравнение Рэлея позволяет определить по экспериментальным дан- ным размеры частиц r . Может быть решена также обратная задача – при известных r и V определяют концентрацию  .




Интенсивность



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   42   43   44   45   46   47   48   49   50




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет