ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕСНЫХ СИСТЕМ

Результаты исследования опт свойств д систем имеют большое значение для изучения их структуры, концентрации, размеров, формы частиц.

Проходя через д.систему, электромагнитная световая волна может поглощаться, отражаться или рассеиваться частицами. Отражение света происходит по законам геометрической оптики, если размеры частиц больше длины световой волны. Для видимой части спектра (0,4-0,7 мкм) это условие соблюдается в грубодисперсных системах. В кол системах длина световой волны значительно больше размеров частиц, поэтому наблюдается гл.образом светорассеяние.

Явление опалесценции обнаружил Тиндаль в 1868 г. Оно обусловлено дифракцией световых лучей в микрогетерогенной д.системе.

Теорию светорассеяния развил Релей для сферических, непоглощающих свет, непроводящих частиц. При прохождении света переменное во времени эл-маг поле вызывает их поляризацию. Возникающие диполи с переменными эл-маг моментами являются источниками излучения света. В однородной среде свет, излучаемый всеми диполями вследствие интерференции, распространяется только в первоначальном направлении (принцип Гюйгенса). Если в среде имеются неоднородности с другим показателем преломления (кол частицы, флуктуации плотности вследствие образования ассоциатов, макромолекулы), значение дипольного момента в этих узлах становится иным. Диполи испускают нескомпенсированное излучение в форме рассеянного света. Вычислив результирующий дипольный момент Релей получил выражение для интенсивности неполяризованного, рассеянного во всех направлениях света: где I, I₀ – интенсивность рассеянного и падающего света соответственно; n - частичная концентрация; v- объем частицы; n₁ и n₂ – соответственно показатели преломления д фазы и среды; l - длина световой волны.

Icильно зависит от разности n₁-n₂. I пропорциональна кубу радиуса частицы. Область применимости теории Релея ограничивается условием 2pr/l<0,3. С увеличением r рост I замедляется, а при r³l рассеяние сменяется отражением. Максимальным светорассеянием обладают кол частицы.

I пропорциональна частичной концентрации, что позволяет использовать ур-е Релея для количественного анализа кол растворов.

I обратно пропорциональна l⁴, следовательно, при прохождении белого света преимущественно должны рассеиваться короткие волны (синяя и фиолетовая часть спектра). Этим обусловлена голубая окраска неба, табачного дыма, голубоватая окраска снятого молока.

Рассматривая такие системы в проходящем свете, мы наблюдаем оранжево-красные оттенки, связанные с частичной потерей синей и фиолетовой части спектра. Этим обусловлен красный оттенок небесных светил при расположении их вблизи горизонта.

Молекулы д.среды тоже рассеивают свет но в меньшей степени из-за малого объема молекул.

Зависимость I от l⁴ используется в сигнализации и радиолокации. Красный цвет служит сигналом опасности, т.к. он виден в туманную погоду на больших расстояниях лучше, чем любой другой вследствие малого рассеяния. Малое рассеяние инфракрасных и коротких радиоволн используется для локации. Эти волны обладают большой проницаемостью и, в то же время, измеримым рассеянием. Поэтому при встрече с рассеивающим или отражающим объектом часть энергии возвращается к регистрирующему приемнику. По времени возвращения сигнала можно оценить расстояние до объекта, а по интенсивности – величину сv (c-мас.концентрация). Синий цвет применяется для светомаскировки. Например, если хотят, чтобы синий сигнал был не виден с самолета.

С явлением опалесценции внешне сходно явление флуоресценции. Растворы красителей (эозин, флуоресцеин) в проходящем и боковом свете имеют различную окраску, в них также можно видеть конус Тиндаля. Однако это два разных по природе явления. При опалесценции длина падающего и рассеянного света одинакова. Флуоресценция – это внутримолекулярное явление. Молекулы избирательно поглощают световые волны определенной длины и трансформируют их в световые волны большей длины волны. Опалесценцию возбуждает любой свет, а флуоресценцию – только свет с длиной волны, характерной для данного вещества.

Поиск по сайту: