Частицы рассеяние света

Оптические свойства коллоидных систем. Давно было замечено, что путь светового луча, проходящего через совершенно прозрачный коллоидный раствор золота, становится видимым, если рассматривать его сбоку на темном фоне. Это явление получило название эффекта Тиндаля (рис. 186) оно вызывается рассеянием света коллоидными частицами. Подобное явление, вероятно, знакомо каждому, кто наблюдал за световым лучом, проходящим тонким пучком в темном помещении (например, в кинотеатре), или за лучом прожектора иа темном фоне ночного неба. Луч виден со стороны только в тех случаях, когда на пути его имеются в большом числе мелкие частицы пыли или тумана, рассеивающие свет. [c.535]

Закон обратной пропорциональной зависимости интенсивности рассеянного света от четвертой степенн длины волны не выполняется для дисперсных систем с частицами, поглощающими свет. Селективно поглощают свет, например, металлические частицы, что обусловливает, кроме того, сложную зависимость цвета прошедшего света от размеров частиц. [c.256]

Самыми существенными силами второго порядка являются не силы, обусловленные искажением электронных оболочек за счет взаимодействия между постоянными электрическими моментами, а силы, вызванные более тонким искажением распределения электронов в молекулах за счет их взаимодействия. Характер образующихся связей обусловлен механизмом кулоновского взаимодействия между электронами и ядрами двух молекул. В отличие от индуцированных сил эти силы существуют также и в случае взаимодействия сферически симметричных частиц, причем в этом смысле они являются универсальными. Фундаментальное квантовомеханическое объяснение природы этих сил с точки зрения электронных связей впервые было дано Лондоном [60]. Он отметил также, что электронные связи наиболее существенны для сил второго порядка, вызывающих рассеяние света. Эти силы обычно называются лондоновскими или дисперсионными силами. Ниже будет дано простое полуклассическое объяснение природы этих сил, которое не следует рассматривать как строгое. Такое объяснение оказывается полезным при физической интерпретации некоторых этапов математической обработки. [c.199]

В результате наблюдается рассеяние света (т. е. неупорядоченное, направленное равномерно во все стороны отражение), которое называется эффектом Тиндаля в честь ирландского физика, впервые объяснившего это явление. Растворами называются смеси, в которых частицы настолько малы, что они не осаждаются, не приводят к эффекту Тиндаля и не видны даже при большом увеличении. [c.37]

Рассеяние света на частицах суспензии или коллоидного раствора [c.549]

В приведенных выше рассуждениях подразумевалось, что коллоидные частицы ио свопы оптическим свойствам достаточно сильно отличаются от дисперсионной среды. Это обычно имеет место в коллоидных растворах, которые можно рассматривать как жидкость, содержащую взвешенные инородные частицы. Рассеяние света газами можно описать подобным же образом, учтя, что рассеяние происходит па отдельных молекулах газа, расстояние ме кду которыми достаточно велико, чтобы можно было приложить теорию Релея. Но п жидкости вызывают -рассеяние света. Смолуховский объяснил это явление флуктуациями плотности жидкости, возникающими при [c.39]

Из таблицы видно, что вероятности рассеяния порошками при отражении и преломлении одинаковы вероятность же рассеяния при полном внутреннем отражении наполовину меньше. Интересно отметить, что слюда дает одно лишь рассеяние при отражении, что объясняется пластинчатой формой частиц. Отсюда видно, что исследование рассеяния света может дать представление о форме дисперсных частиц. Рассеянный свет отчасти поляризован [c.53]

Так, если в темноте при помощи линзы направить пучок светового луча на прозрачный коллоидный раствор, то он становится видимым в этом растворе, если рассматривать его сбоку на темном фоне (рис. 106). Причиной этого явления и служит рассеяние света коллоидными частицами. Рассеяние света мелкими частицами было впервые описано М. В. Ломоносовым. Более детально это явление исследовали М. Фарадей (1857) прн изучении полученного им коллоидного золота и его ученик Д. Тиндаль (1869) при изучении природы туманов. По имени двух этих ученых светящийся в жидкости конус называют конусом [c.320]

Видимый светлый конус образован из сходящихся лучей. Причиной этого явления служит рассеяние света коллоидными частицами. Рассеяние света мелкими частицами было впервые описано М. В. Ло- ] [c.342]

С ростом размера частиц изменяются и закономерности поляризации света (рис. У.2б). Степень поляризации света, рассеянного крупными частицами, зависит от их размеров и формы. Интенсивность рассеяния света перестает быть симметричной по направлениям лучей. Для крупных сферических частиц она больше в на- [c.256]

Насыщенность и яркость цветов возрастает с увеличением однородности частиц по размерам, а кратность повторения спектральных серий растет с увеличением размеров частиц. Когда интенсив- ость рассеянного красного цвета больше, чем зеленого, рассеянный свет приобретает красный цвет. Только в случае очень однородных аэрозолей, когда число спектров может быть подсчитано, легко определить порядок размеров частиц, подсчитав число красных линий. [c.98]

Рис. 34.1. Рассеяние света частицами по теории Рэлея (а), Рэлея-Ганса-Дебая (б) и Ми (в). Для всех типов рассеивающих частиц рассеяние света в плоскости, перпендикулярной плоскости поляризации падающего света (1д), описывается графиком зависимости интенсивности рассеянного света от угла измерения в и соответствующими диаграммами рассеяния в полярных координатах (изменение интенсивности рассеянного света в круге +180° для симметричной частицы).

Если метод определения заключается в образовании осадка, то тщательное перемешивание приведет к тому, что заметить его будет довольно трудно. В этом случае просветите пробирку лучем света, чтобы увидеть его рассеяние (эффект Тиндаля, см. разд. Б.2). Рассеяние света подтвердит присутствие осадка в виде коллоидных частиц. [c.47]

Рассеяние света. Одним из основных преимуществ оптических методов определения размеров частиц является то, что взаимодействие излучения с частицами не меняет структуры системы, т. е. дисперсная с[1стема остается прежней (за исключением тех случаев, когда происходят фотохимические реакции). К числу наиболее перспективных относится метод фотокорреляционной спектроскопии [133, 134]. Причиной светорассеяния является наличие оптических неоднородностей в среде. Такие среды называют мутными. В основе теории рассеяния света в мутных средах лежат следующие предположения 1) размер частиц много меньше длины волны света (/ Д 0,1) 2) не происходит поглощения (раствор не окрашен) 3) форма частиц близка к сферической 4) концентрация частиц мала, так что не происходит интерференции пучков, рассеянных различными частица- [c.94]

При хранении хорошо очищенных стабильных топлив образуется значительно меньше осадков, однако применение присадок более целесообразно, чем тщательная очистка [14, 28]. Наилучшие результаты получают при сочетании очистки и добавления присадок. В среднедистиллятных топливах присадки замедляют образование нерастворимых продуктов при хранении топлива и обеспечивают его фильтруемость и чистоту топливной аппаратуры при его использовании. Этот эффект достигается, как указывалось, в результате ингибирующего и диспергирующего действия присадок. Замедление образования нерастворимых продуктов (ингибирующее действие) можно видеть на рис. 29. Степень рассеяния света, указывающая на образование взвешенных нерастворимых частиц в топливе, при наличии в нем присадки возрастает при окислении незначительно, тогда как в топливе без присадки в тех же условиях быстро увеличивается [28]. Этот метод позволяет обнаружить образование осадков в топливе значительно раньше, чем оно регистрируется взвешиванием. [c.141]

Фотонно-корреляционная спектроскопия. Этот метод в настоящее время хорощо разработан и широко используется. Он основан на том (рис. 34.3), что непрерывный лазерный луч видимого света пропускают через суспензию макромолекул или частиц, находящихся в броуновском движении. Часть излучения лазера рассеивается частицами, рассеянный свет собирают линзой и регистрируют фотодетектором, который генерирует электрический сигнал, пропорциональный интенсивности детектируемого света. Интенсивность рассеяшюго света флуктуирует с характерным временем, которое определяется временем ее диффузии на расстояние, равное длине волны света, зависящим в свою очередь от гидродинамического радиуса частицы. [c.544]

Альтернативой белому свету может быть источник монохроматического света, и отраженный свет может измеряться фотоэлектрическими средствами. Тогда размер частиц можно рассчитать из выходного сигнала [683]. В данном случае проблема заключается в том, что, если аэрозоль состоит из частиц с различными показателями рефракции, необходимо сравнить интенсивность рассеянного света, поляризованного в двух плоскостях [559—561]. На практике [c.98]

Закономерность (V. 9) перестает выполняться, если размеры частнц дисперсной фазы приближаются к длине волны падающего света. С увеличением размера частиц зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны становится менее резкой, например, если размеры частиц несколько больше длины вол-ны, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна квадрату длины волны. Это объясняет тот факт, что при падающем естественном свете рассеянный свет от дисперсных систем с мелкими частицами имеет голубой оттенок, а от систем с крупными частицами — белый. [c.256]

В коллоидных системах к этому добавляется еще эффект рассеяния света коллоидными частицами, наиболее значительный для лучей г риьигрй л.пинпй нплны. т. е. для синих и фиолетовых лучей. Этот фактор действует значительно слабее, чем избирательное поглощение колебаний с определенной длиной волны, однако влияние его все же заметно проявляется. Вследствие этого в отраженном (точнее говоря, в рассеянном) свете большинство бесцветных коллоидных растворов имеет синеватый оттенок, а в проходящем свете, соответственно, — оранжевый или красноватый, так как проходящий свет частично лишается синих и фиолетовых лучей. Если само вещество дисперсной фазы коллоида окрашено, то коллоидный раствор приобретает интенсивную окраску. Таковы, например, оранжевые золи сернистого мышьяка или темно-коричневые золи гидроокиси железа. При этом в некоторых случаях на цвет раствора оказывает влияние и степень дисперсности. Так, высокодисперсные золи золота окрашены в ярко-красный цвет при уменьшении степени дисперсности цвет их изменяется и становится темно-синим при коагуляции. [c.536]

Если с принять за массовую концентрацию, то в знаменателе будет плотность в квадрате. Результаты анализа в данном методе могут иметь погрешности, обусловленные взаимодействием между макромолекулами в растворах. Для исключения этих погрешностей в определенпи молекулярной массы полимеров, мнцеллярной массы ПЛВ или просто массы частиц осмотически активных золей вместо метода сравнения применяют абсолютный метод Дебая. Для выражения интенсивности рассеянного света по этому методу используют уравнение Эйнштейна, получаемое на основе учета флуктуаций оптической плотности, возникающих в результате изменения осмотического давления и концентраций. Так как основной причиной рассасывания флуктуаций концентраций является изменение осмотического давления, то это дает возможность связать соотношения для рассеяния света и осмотического давления. Используя уравнение осмотического давления до второго внри-ального коэффициента Л2, учитывающего мел<частичное взаимодействие, Дебай получил следующее соотношение между мутностью раствора полимера, его концентрацией и молекулярной массой полимера [c.264]

Если дисперсная система содержит частицы, размер которых больше, чем О,IX, то помимо увеличения интенсивности рассеяния в направлении падающего света н уменьшения ее — в обратном направлении проявляются отклонения от закона Рэлея. Эти отклонения относятся к зависимости рассеяния света от длины волны и к поляризационным явлениям. Они могут быть использованы для суждения о размерах частиц. С увеличением размеров частиц [c.261]

Напряженность электрического поля отражает энергию падающего светового потока. В соответствии с электромагнитной теорией интенсивность света (плотность потока энергии) пропорциональна квадрату амплитуды волны, излучаемой электрическим диполем. В свою очередь амплитуда волны пропорциональна квадрату частоты колебаний диполя. Таким образом, интенсивность рассеянного света пропорциональна частоте колебаний диполя в четвертог степени или обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени Отсюда вытекает, что лучи с меньшей длиной волны сильнее рассеиваются. Прн рассеянии белого света дисперсной системой с мелкими частицами рассеянный свет оказывается голубым, а проходящ1П1 — красноватым, так как синие лучи имеют дл(гну волны меньше, чем красные. [c.255]

Теория светорассеяния (опалесценции) для сферических, не-поглошающих света частиц была развита английским физиком Рэлеем. В дисперсной сисгеме в качестве неоднородности выступает частица дисперсной фазы. Под влиянием электромагнитного поля волны падающего света электроны в рассеивающей частице начинают совершать вынужденные колебания, в результате чего происходит излучение света во всех направлениях. Если частица мала по сравнению с длиной световой волны, то совокупность колебаний в ней может быть заменена колебанием одного электрического диполя. Наведенный диполь излучает колебания с частотой, равной частоте волны падающего света. Таким образом, частота рассеянного света совпадает с частотой падающего света. Индуцированный диполь равен произведе(шю поляризуемости частицы а на напряженность электрического поля Е Р = аЕ). Эти величины и определяют интенсивность рассеянного света. Поляризуемость частицы зависит от соотношения между показателями преломления дисперсной фазы п и дисперсионной среды По, а также пропорциональна объему частицы V. Интенсивность рассеяния света пропорциональна квадрату поляризуемости частицы и соответственно квадрату объема частицы или шестой степени ее радиуса. Поэтому с ростом размера частиц рассеяние света сильно увеличивается. [c.296]

Изменение ориентации частицы (т. е. но]юрот ее относительно светового вектора) эквивалептно изменению эффективного размера частицы. Рассеяние света частицей достигает экстремальных значений в области сопоставимости размеров частицы с длиной волны света X ( дифракционный резонанс ). Поэтому такие частицы будут особенно эффективно моду. [c.93]

Наличие в жидкости пространственного упорядочения молекул подтверждается и многими другими фактами, в частности экспериментальными данными по рассеянию света, дифракции рентге-(ювского излучения, нейтронов и электронов. Дебаеграммы жидкостей, изученных при температурах, близких к температурам кристаллизации, сходны с рентгенограммами кристаллов, они отличаются лишь размытостью колец, которая возрастает с повышением температуры. Рентгеноструктурные исследования показали, что в жидкостях, состоящих из многоатомных молекул, наблюдается не только упорядоченное расположение молекул, но и известная закономерность во взаимной ориентации частиц. Эта ориентация усиливается для полярных молекул и при формировании водородной связи. . [c.155]

Реальные материалы могут быть оптически анизотропными и неоднородными. Оптическая неоднородность сред обусловлена сложной зависимостью диэлектрической проницаемости от пространственных координат. Опт>1ческие свойства дисперсных систем определяются совокупностью четырех факторов рассеянием света на отдельных частицах (рассеивателях), когерентным электромагнитным взаимодействием рассеивателей, интерференцией рассеянного света и некогерентным взаимным облучением частиц рассеянным ими светом [30]. [c.40]

То же явление рассеяния света коллоидными частицами положено в основу особого метода исследования коллоидных систем — ультрамикроскопии. В пучке света, проходящем в темной ком-н ате, мы видим иногда простым глазом сверкания отдельных крупных пылинок. Наблюдая этот эффект при помощи микроскопа, можно обнаружить и сверкания, вызываемые отдельными коллоидными частицами. Небольшой плоскостенный сосуд — кювету / с коллоидным раствором освещают сбоку проходящим через линзу 3 интенсивным пучком света от электрической дуги 2 и рассматривают с помощью микроскопа 4 на темном фоне (рис. 187). В этих условиях каждая коллоидная частица представляется светящейся точкой. С помощью ультрамикроскопа можно определять [c.535]

Нефелометрически метод исследования основан на измерении интенсивности света, рассеянного дисперсной системой. Более высокая чувствительность и точность этого метода по сравнению о достигаемой в турбидиметрии позволяют определить не только концентрацию и размер частиц в золях, но и форму частиц, меж-частичные взаимодействия и другие свойства дисперсных систем, В основе нефелометрии лежит уравнение Рэлея (V. 9), Если необходимо определить только размер частиц и их концентрацию, то достаточно измерить интенсивность рассеянного света под одним углом, II поэтому уравнение Рэлея можно представить в следующем виде [c.263]

Оптические свойства. Частицы дисперсной фазы коллоидной системы рассеивают падающий на них свет. Причиной рассеяния света является оптическая неоднородность коллоидных систем, т. е. разные оптические свойства дисперсной фазы и дисперсионной срсды. Пз этих сво11ств прежде всего следует указать показатель преломления, значение которого для дисперсной фазы и дисперсионной срсды различны. Вследствие этого луч света, проходя через дисперснониуга среду и попадая на частицу дисперсной фазы, обязательно изменяет свое направление, причем тем резче, чем больше показатель преломления дисперсной фазы отличается от показа-те. 1я преломления дисперсионной среды. Рассеяние света коллоид-И1.1МИ системами может быть различным в зависимости от соотно- [c.196]

Рассеяние света всегда происходит ио различным направлениям по отношению к проходящему лучу света. Рассеянный свет образует вокруг коллоидной частицы, являющейся центром рассеяния, светящееся поле. В грубодисиерсных системах все лучи спектра рассеиваются одинаково. В очень высокодисперсных системах интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна длине волны в четвертой стеиени. Таким образом, наиболее сильному рассеянию подвергается свет с короткими волнами (фиолетовый и синий), свет с длинными волнами (красный и оранжевый) рассеивается слабее. Поэтому высокоднсперсные коллоидные спстемы в большинстве случаев синеватые ири наблюдении в боковом рассеянном свете, а в проходяидем свете — красноватые. Коллоидные системы с частицами, размеры которых соизмеримы с длиной волны света, обычно рассеивают лучше свет с короткими волнами. При этом разница в силе рассеяния света различных длин воли сказывается менее резко. Интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна длине волны в третьей, второй и первой степени. [c.197]

Разработка приборов, действие которых основано на рассеянии света, вначале проводилась Гаккером, О Копски и Дойлем [322— 324, 614], которые продемонстрировали фотоэлектрическое устройство для анализа дыма, или пенетрометр . Прибор весьма чувствителен к низким концентрациям — 0,001 мкг/л диоктилфталата, диаметр частиц около 0,3 мкм (рис. П-22). Более сложным теоретическим методом является использование спектров Тиндаля высшего порядка и зависимости их от размеров частиц. [c.97]

В иаституте Баттель (Франкфурт) [294] был разработан аэрозольный спектрометр, использующий малые углы (<7,5°) рассеяния лазерного (Не—Йе) пучка. Вследствие узкой полосы рассеяния (от дифракционной части рассеянного света) результат не зависит от формы и оптических свойств частиц. Метод применим при концентрации до 10 частиц в 1 см , поскольку объем, используемый для измерения, равен 0,01 мм Нижний предел определения размеров частиц этим методом равен 0,17 мкм, а верхний предел —около 1,5 мкм. Эти исследователи разработали также прибор, который можно использовать для анализа высококонцентрированных частиц (5-10 частиц в 1 см ) в потоке. [c.99]

В пространстве распределение интенсивности рассеянного света образует сплошную поверхность. Сечение этой поверхности плоскостями дает индикатрисы рассеяния. Интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату объема частиц]. . Пара.метры, входяигие в формулу Рэлея, либо характеризую г экспериментальную установку (/о, а, X), либо дисперсионную среду и дисперсную фазу (т). [c.95]

Дифракционное рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами характерно для ультрамикрогетерогенных систем с частицами аморфной структуры. Природа этого я1 ле1 ия аналогична дифракции видимого света малыми экранами и отверстиями, теория которой подробно рассматривается в следующем разделе, поспященном рассеянию света. Отличия состоят не только в размерах частиц и применяемых длин воли, а главное — в соотношениях между ними. Данный метод применим, если размеры определяемых частиц сравнимы или больше длин рентгеновских лучей. В связи с этим максимум рассеяния приходится па направление, совпадающее с направлением падающих лучей. Размер же области рассеяния, т. е. угол, при котором интенсивность рассеянных лучей нрактически равна нулю (Омзкс), тем меньше, чем больше рассеивающий объем. Эту величину можно оценить по соотношению [c.253]

Рис. V. 2. Диаграммы Ми, иллю стрирующие рассеяние света ма лой (а) и крупной (б) частицами-

Светорассеяние позволяет оценивать также форму п конформации частиц макромолекул, если их размеры сопоставимы с длиной световой волны. Для этого необходимо измерить значения интенсивности света, рассеянного под разными углами. Основной экспериментальной трудностью измерений является очистки исследуемых объектов от пылг., создающей недопустимый фон рассеянного света. Для этой цели используют стеклянные и полттер-ные фильтры. [c.265]