ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптические эффекты, возникающие при ориентации частиц из "Коллоидная химия" Выше отмечалось, что интенсивность света, рассеянного анизометрической частицей, сильно зависит от ее ориентации. Эффект ориентации наиболее отчетливо выражен в случае стержнеббразных частиц и менее заметен для частиц пластинчатой формы. Например, если стержнеобразная частица ориентирована перпендикулярно плоскости, образуемой падающим лучом и линией наблюдения, то рассеяние будет более интенсивным, чем в отсутствие ее ориентации (т. е. при хаотическом ее вращении). Если же такая частица ориентирована вдоль направления наблюдения, то интенсивность рассеяния света будет намного слабее, чем в отсутствие ее ориентации [см. (2.8) и (2.9) ]. При ориентации частиц возникает в какой-то мере упорядоченная структура, напоминающая кристаллическую. При этом даже если каждая частица, показатель пре ломления которой отличается от показателя преломления среды, в отдельности и не обладает собственной оптической анизотропией, система в целом становится анизотропной и проявляет двойное лучепреломление. Если же, кроме того, вещество частиц само обладает анизотропией, то вызванный этим эффект накладывается на предыдущий. [c.30] Указанные явления приводят к изменению оптических свойств дисперсной системы, в которой анизометрические частицы ориентированы. Эти эффекты настолько велики, что часто могут наблюдаться без помощи специальных приборов, давая возможность делать качественные заключения о форме частиц. В этом отношении методы, основанные на ориентации частиц, более удобны по сравнению со сверхсложными и тонкими методами исследования неориентированных анизометрических частиц. [c.30] Другое важное преимущество ориентационных методов состоит в том, что в некоторых случаях (при электрической и магнитной ориентации) имеется возможность включать и выключать ориентирующее поле с такой скоростью, которая превышает скорость самого процесса ориентации или разориентации частиц. Время ра-зориентации, которое связано с броуновским движением, зависящим только от температуры, может быть также использовано для определения размеров частиц, форма которых известна. [c.30] Теория этих методов, кроме чисто оптических явлений рассматривает и характер воздействия ориентирующего фактора на частицу. Это дает дополнительную информацию о свойствах, определяющих анизотропию частиц по отношению к указанному воздействию, ибо без такой анизотропии ориентация была бы невозможна. [c.31] Все сказанное в отношении ориентационных оптических методов исследования коллоидных систем свидетельствует об их исключительной важности и перспективности. [c.31] Ориентация в потоке. В настоящее время этот метод ориентации в сочетании с измерением двойного лучепреломления разработан лучше других методов. Анизометрические частицы могут быть ориентированы, если они движутся в растворе в определенном направлении, а также при вытекании самой коллоидной дисперсии. Броуновское движение, напротив, непрерывно разориентирует частицы. Если градиенты скорости малы, то достигается только частичная ориентация, которая по мере возрастания ориентирующего воздействия увеличивается и при достаточно большом воздействии может стать полной. [c.31] Гидродинамика рассматриваемого процесса, т. е. связь между направлением ориентации частиц и направлением потока, более сложна, чем это кажется на первый взгляд. Ориентация частиц не совпадает с направлением потока, а происходит под некоторым углом к нему. Величина угла, кроме того, зав сит от размера частиц. Эта особенность обусловлена наличием двух предпочтительных ориентаций, которые вызывают прецессию частиц в потоке. [c.32] Ориентирующие силы, действующие на частицу в потоке, могут ее деформировать и привести к появлению двойного лучепреломления даже в некоторых золях изометрических (в состоянии покоя) частиц. [c.32] Метод двойного лучепреломления в потоке с успехом применяется при изучении растворов полимеров, когда находится зависимость разности фаз А (и связанного с ней угла преимущественной ориентации частиц) от скорости вращения, которая определяет величину ориентирующего воздействия. Поскольку ориентация происходит на фоне постоянного разориентирующего влияния броуновского движения, А возрастает с увеличением угловой скорости. Из получаемых данных можно оценить длину макромолекул. [c.32] Первые опыты по ориентации коллоидных частиц в потоке были выполнены Зидентопфом (1912 г.), причем он наблюдал не двойное лучепреломление, а изменение распределения интенсивности света, рассеянного в различных направлениях. Этот метод дает разнообразные возможности для определения свойств коллоидных частиц. Разработкой его количественных аспектов позже занимались Накагаки и Геллер (1959 г.). [c.32] В рассмотренных в начале этого раздела случаях ориентация обнаруживалась в проходящем свете, когда измерялось изменение его интенсивности или возникающее двойное лучепреломление. Эти оптические методы очень чувствительны, но, к сожалению, природа наблюдаемых эффектов не всегда ясна. Дело в том, что изменение интенсивности проходящего света при ориентации частиц может быть обусловлено изменением как рассеяния, так и поглощения света и, кроме того, поляризационными эффектами. [c.34] Интерпретация экспериментальных данных становится более корректной, если ориентацию контролировать по изменению интенсивности света, рассеянного в данном направлении. Именно такой метод регистрации был использован автором при описанных выше исследованиях. С целью интерпретации полученных данных была развита и соответствующая теория (1962 г.), которую из-за ее сложности мы здесь не будем рассматривать. [c.34] Величина а может быть рассчитана по формулам для рассеяния света на стержнеобразных частицах, что позволяет определить длину частицы. [c.35] Данный вывод является приближенным, так как рассеяние света стержнеобразньши частицами очень несимметрично. [c.35] Вернуться к основной статье