Рассеяние света теория

Теория флуктуаций является ключом к пониманию ряда физических явлений. Малые флуктуации в системе происходят непрерывно и имеют определенные физические следствия. Так, наличие микронеоднородностей в системе, обусловленных флуктуациями плотности, флуктуациями ориентации (если молекулы полярные), а в случае двух- и многокомпонентных систем — также флуктуациями концентрации, сказывается на рассеянии света данной системой. [c.127]

Более общая теория рассеяния света и соответствующие расчетные формулы, справедливые для дисперсных систем всех степеней дисперсности, были предложены Г. Ми. Он учел, что при больших размерах частиц (г > 0,1 ь) наряду с электрическими возникают и магнитные поля, что осложняет картину рассеяния света системой и делает ее очень чувствительной к отношению г К. Максимум рассеяния согласно теории Ми наблюдается для систем с размерами частиц от 1/4 до 1/3 к. Теория Ми охватывает также системы с частицами, проводящими электрический ток, для которых формула Рэлея непригодна. Согласно теории Ми интенсивность светорассеяния проходит для проводящих частиц через максимум, положение которого зависит в основном от длины световой волны. [c.390]

Рассеяние света частицами. Теорию опалесценции проще всего построить, рассчитав рассеяние света от одной частицы и перенеся затем полученный результат на совокупность частиц. В простейшем случае рассматривается рассеяние света сферическими частицами, так как только при полной симметрии их формы рассеяние не зависит от положения частицы по отношению к плоскости, образуемой падающим лучом и направлением наблюдения. Если частица имеет анизометрическую форму, то необходимо учитывать зависимость рассеяния от ориентации частицы по отношению к указанной плоскости. При совершенно хаотическом расположении частиц все ориентации их равновероятны, что приводит к усреднению, и рассеяние света вновь подчиняется формуле для частиц сферической формы (при достаточно малых размерах) с некоторым эффективным радиусом. Если по каким-либо причинам анизометрические частицы ориентированы, то формула, описывающая среднее рассеяние от одной частицы, соответствует форме и ориентации частицы в случае полной ориентации или какой-то эффективной форме в случае частичной ориентации. [c.18]

Теория рассеяния света крупными сферическими частицами была разработана Г. Ми (1908). На несферические частицы теория рассеяния света была распространена Р. Гансом. Ми разработал также теорию рассеяния света электропроводящими частицами. Наиболее тщательно изучены оптические свойства золя золота, окраска которого изменяется по мере увеличения размеров частиц от ярко-красной до фиолетовой. Проверка теории Ми на золях золота показала ее хорошее согласие с экспериментом, [c.160]

Рассеяние света, деполяризация рассеянного света. Теория этих явлений [c.90]

Существует конечный интервал плотностей заполнения Л р, при котором мениск исчезает внутри сосуда при Т = Тт, а обе фазы переходят в микрогетерогенное состояние, частично диспергируясь друг в друге. В области Тт<Т <СТс это состояние вполне устойчиво и воспроизводимо. Оно и является причиной уплощения бинодали. Критическая опалесценция также вызывается, хотя бы отчасти, этими дисперсными каплями, а не только флюктуациями. Этим может быть качественно объяснено несоответствие опытных данных по рассеянию света теории Эйнштейна — Смолуховского [6, 11, 15—18]. [c.139]

Экспериментальная проверка и применение. Экспериментальное исследование опалесценции коллоидных систем осуществляют либо путем измерения интенсивности света, рассеянного под данным углом, либо по ослаблению проходящего света. Первый метод часто называют нефелометрией, а соответствующие ему приборы — нефелометрами. Устройства, используемые во втором методе, представляют собой обычные фотометры. В случае сильно разбавленных золей изометрических, достаточно малых, непроводящих бесцветных или слабоокрашенных частиц результаты измерений могут быть интерпретированы в рамках теории Рэлея. В качестве переменных используются длина волны света, угол, под которым измеряется рассеянный свет, разбавление (концентрация) золя, а также поляризация рассеянного света. Интенсивность рассеянного и проходящего света определяется визуальными сравнительными методами или с помощью фотометров и фотоэлектрических умножителей. С целью устранения эффекта флуоресценции используют то обстоятельство, что длина волны флуоресценции всегда повышена по сравнению с длиной волны рассеянного света. Поэтому, если при визуальном измерении рассеянного света использовать красный свет, эффект флуоресценции будет исключен. Так как интенсивность рассеянного света сильно зависит от угла наблюдения, то в исследованиях необходимо использовать очень узкий пучок света, а измерения производить при сильном диафрагмировании. К сожалению, эти требования, далеко не всегда выполнимые, вносят довольно большие сложности в изучение рассеяния света коллоидными системами и требуют тщательного обдумывания эксперимента. Желающим заниматься этими исследованиями мы рекомендуем ознакомиться с приборами новейшей конструкции. [c.26]

Принятые нами упрощения позволяют поставить задачу в том виде, как ее ставил Рэлей при создании первой количественной теории рассеяния света мутной средой. [c.20]

Теория светорассеяния была разработана Д. Рэлеем (1871). Уравнение Рэлея для интенсивности рассеянного света 1р имеет вид [c.389]

Основной целью Рэлея было объяснение синего цвета неба. Для этого он разработал теорию рассеяния света частицами (1871 г.), согласно которой яркость рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света. Следовательно, если исходный свет — белый, то рассеянный свет обогащается коротковолновыми компонентами и приобретает голубой оттенок, характерный также для многих коллоидных систем при боковом освещении, тогда как в проходящем свете остается больше длинноволновых компонент, которые придают ему красный оттенок. Позднее Рэлей, как и Планк, предположил, что рассеяние вызвано молекулами воздуха. Это предположение опроверг Л. И. Мандельштам в своей диссертации (1907 г.), показав, что основная часть рассеянного света обусловлена флуктуациями плотности в атмосфере. [c.20]

Анализ картины рассеяния показывает, что в идеально однородной среде не должно быть явления рассеяния, так как вторичные волны гасят друг друга. М. Смолуховский и А. Эйнштейн разработали теорию рассеяния света на флуктуационных неоднородностях, возникающих из-за теплового движения молекул. [c.230]

Связь между теорией рассеяния света частицами и теорией рассеяния света на флуктуациях слишком сложна и не может быть объяснена на том уровне, который был принят в нашем изложении. Несмотря на различие в подходах, обе теории в сущности похожи. При этом не совсем понятно, какая из этих теорией является более общей. Дело в том, что с теоретической точки зрения нельзя найти условия, при которых одна теория была бы применима, а другая — нет. Например, если в системе имеются условия, при которых отдельная частица не рассеивает света (например, при = По), то и при флуктуациях концентрации этих частиц рассеяния тоже не будет. Наоборот, если рассеивающие свет частицы все время остаются в совершенно равномерном распределении (например, система при равномерном распределении заморожена при Т = 0), причем п.1 Ф По, то с точки зрения оптики каждая частица будет играть роль флуктуации. Применимость той или иной теории в каждом конкретном случае определяется только практическими соображениями. Например, при исследовании раствора макромолекул легко найти зависимость п от концентрации с, тогда как неизвестно. В этом случае используется флуктуационная теория. Эквивалентность обеих теорий можно показать следующим образом [1 ]. [c.25]

Из уравнения Релея (УП1.1) и уравнения (УП1.4) можно сделать следуюш,ие выводы. Рассеяние света тем значительнее, чем крупнее частицы (следует, однако, иметь в виду, что теория применима для случая, когда размер частиц не превышает длины волны). На интенсивность рассеяния света огромное влияние оказывает его длина волны. (Из УП1.1) и (УИ1.4) следует, что преимущественно рассеивается коротковолновое излучение (обращаем внимание X в знаменателе). Поэтому при освещении белым светом, который можно рассматривать как смесь лучей различной длины волны, рассеянный свет богаче коротковолновым излучением, а прошедший — длинноволновым. Интенсивность рассеянного света находится в прямой зависимости от разности показателей преломления дисперсной фазы и среды. При равенстве показателей преломления система практически не рассеивает свет. Интересно, что если при этом среда и дисперсная фаза отличаются показателями оптической дисперсии, то системы окрашены в яркие цвета (эффект Христиансена). [c.159]

В. Рэлей развил теорию рассеяния света дисперсными системами, в которых частицы ие поглощают свет и имеют сферическую форму. В полученной формуле он связал световую энергию, рассеянную единицей объема дисперсной системы, с концентрацией частиц и их объемом V, длиной световой волны X и показателями преломления дисперсной фазы Пх и дисперсионной среды П2- Эта формула имеет вид [c.389]

Теорию светорассеяния развил лорд Рэлей для сферических, не поглощающих свет, непроводящих частиц. При прохождении световой волны переменное во времени электромагнитное поле вызывает их поляризацию. Возникающие диполи с переменными электромагнитными моментами являются источниками излучения света. В однородной среде свет, излучаемый всеми диполями, вследствие интерференции распространяется только в первоначальном направлении (принцип Гюйгенса). Если же в среде имеются неоднородности с другим показателем преломления, например, коллоидные частицы или системы с флуктуациями плотности (обусловленные ассоциатами молекул или отдельными макромолекулами), значение дипольного момента в этих узлах становится иным и диполи испускают нескомпенсированное излучение в форме рассеянного света. Момент индуцированного диполя зависит от поля, т. е. от частоты или длины волны Я. [c.39]

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]

С сотрудниками провел очень интересные исследования (1948 г.) со строго монодисперсными золями серы. В результате выяснилось, что рассеяние света, как и предсказывает уточненная теория (рис. 8), в зависимости от 0 дает ряд максимумов и минимумов — так называемый спектр Тиндаля. [c.28]

Рэлеевское рассеяние Область применения теории Ми с тремя слагаемыми в выражении для интенсивности рассеянного света Область сложных индикатрис рассеяния света — в уравнение Ми вводятся дополнительные члены, обусловленные электрическими и магнитными мультиполями более высокого порядка. К этому случаю относится индикатриса, представленная на рис. 8 [c.28]

Впервые теоретическое объяснение рассеянию света сферическими непроводящими частицами было дано Рэлеем. Согласно теории Рэлея, интенсивность рассеяния естественного света описывается уравнением [c.30]

Рассеяние света наиболее заметно в дисперсных системах, однако и гомогенные системы рассеивают свет. Рассеяние света в газах, жидкостях и кристаллах, тщательно очищенных от различных включений, объясняется тепловым движением атомов и молекул, нарушающих их оптическую однородность. В результате такого движения концентрация атомов и молекул в одних частях системы превысит среднее значение, в других окажется ниже среднего. Теорию флуктуаций (отклонение от среднего в результате теплового движения) разработал, как уже указывалось, М. Смолуховский. Основываясь на представлениях Смолуховского, А. Эйнштейн разработал теорию рассеяния света [c.159]

Теорию рассеяния света разработал Релей (1871—1899). Она применима к системам, содержащим непроводящие частицы (золи диэлектриков) сферической формы с размерами во много раз меньше длины волны падающего света. Предполагается, что под действием электрического поля световой волны в частицах диэлектриков возникают индуцированные диполи, становящиеся новыми источниками излучения. Интенсивность света 81, рассеиваемого частицей, определяется по формуле [c.158]

Изучение рассеяния света крупными частицами, сравнимыми по размеру с длиной волны, показывает, что зависимость интенсивности рассеянного света от размеров частиц и направления довольно сложна. На рис. 65 показана интенсивность рассеянного света в зависимости от угла наблюдения. Векторные диаграммы такого типа называются индикатрисами рассеяния. Диаграмма рассеяния в случае применимости теории Релея имеет симметричный вид, а для больших частиц их форма более сложна. [c.160]

Теория рассеяния света была разработана Д. Рэлеем (1871), который для систем с непроводящими частицами сферической [c.316]

С тех пор в учебной литературе сложилась традиция ограничивать теорию растворов законами Вант-Гоффа, Рауля, Генри, теорией Аррениуса и другими вопросами, связанными с применением методов термодинамики. Эта традиция поддерживалась тем, что работы по теории растворов долгое время развивались преимущественно термодинамическими методами. Но начиная с 50-х годов положение изменилось. Постепенно ведущую роль стали играть спектроскопия, дифракционные методы, рассеяние света, радиоспектроскопия, акустическая спектроскопия. Резко расширились возможности изучения структуры жидких систем. Стали доступны исследованию новые, ранее неизвестные молекулярные процессы, в том числе даже такие, которые протекают в жидкостях в течение 10 °—с. Не так давно об этом можно было лишь мечтать. [c.5]

При изучении структуры индивидуальных жидкостей и концентрированных растворов существенную пользу могут принести рентгенография, радиоспектроскопические измерения и релеевское рассеяние света. Преимущество этих методов состоит в том, что исследователи располагают теорией, устанавливающей вполне определенную связь между результатами измерений и строением жидких фаз. Вопросы рентгенографии жидкостей обсуждаются в следующей главе. Здесь мы дадим некоторое представление о возможностях анализа данных, получаемых методами диэлектрической радиоспектроскопии и релеевского рассеяния света. [c.108]

Теория рассеяния света коллоидно-дисперсными системами была разработана Рэлеем в 1871 г. Она устанавливает зависимость интенсивности (количества энергии) рассеянного света (/) прн опалесценции и в конусе Фарадея — Тиндаля от внешних и впутреп- [c.296]

Значительное внимание двойным жидким системам в последние годы уделяет М. И. Шахпаронов [338]. Работы М. И. Шахпаронова посвящены влиянию флуктуаций концентраций на свойства жидких смесей, изучению природы и механизма рассеяния света, теории диэлектрической проницаемости и другим вопросам физики жидкого состояния. [c.13]

Нефелометрический метод определения мицеллярной массы базируется на представлениях флуктуационной теории светорассеяния, развитой Эйнштейном. Согласно этой теории рассеяние света вызывают локальные микронеоднородности системы — термические флуктуации плотности и концентрации, которые, в свою очередь, вызывают флуктуации показателя преломления — локальные отклонения от его среднего значения. В результате свет, проходящий через среду, /[реломляется на границах микронеоднородностей и отклоняется от первоначального направления, т. е. рассеивается. [c.157]

В заключение упомянем еще два метода определения молекулярного веса, которые также основаны на уравнении (55.5), но практически (так же как непосредственное измерение осмотического давления) применяются только для растворов макромолекулярных соединений. Первым из них является рассмотренное в 54 седиментационное равновесие в ультрацентрифуге. Этот метод, как было упомянуто, не имеет пока большого значения. Второй метод использует измерення рассеяния света растворами. Общие основы теории изложены в более подробных работах по статистической термодинамике, в то время как применение к растворам макромолекулярных соединений следует искать в специальной литературе. [c.291]

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]

С начала 30-х годов XX в. для открытия и определения многих химических соединений (особенно органических веществ) стал применял ь-ся метод комбинационного рассеяния (КР) света — так называемый ра-ман-эффект . Эффект комбинационного рассеяния света открыли в 1928 г. независимо друг от друга Ч. В. Раман (совместно с К. С. Кришиа-ном и Венкатесвараном) в Индии при изучении спектра рассеяния жидкого бензола и отечественные ученые Г. С. Ландсберг и Л. И. Мандельштам — при исследовании спектров рассеяния кристаллов. Заметим, что эффект КР света был предсказан теоретиками и обоснован еще до его экспериментального открытия. Так, Е. Ломмель в 1871—1878 г.г. развил математическую теорию рассеяния света ангармоническим осциллятором, из которой следовало, что в спекфе его рассеяния могут проявлять- [c.45]

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]

Ватиллон и Джозеф-Петит обнаружили, что при коагуляции латек-сов происходило уменьшение затухания при длинах волн, дающих максимальное затухание и увеличение — при больших длинах волн. Для любых длин волн можно па основании таблицы рассеяния света и теории Смолуховского предсказать ход кривой рассеяние — время. Кривые, построенные Ватиллоном и Джозеф-Петитом, показали, что нри условии измерения с длиной волны максимальной адсорбции соответствующий график должен быть линейным вплоть до 0,2т (где т — время). Предполагают, что этот график имеет одинаковую форму как для медленной, так и для быстрой коагуляции. Начальный наклон кривой можно припять как меру соответствующей скорости коагуляции. [c.104]

Как уже говорилось, рассеяние света анизометрическими частицами зависит от их ориентации. Мёглих (1927 г.) дал решение этой очень трудной задачи. Полученные им результаты оказались настолько сложными, что до сих пор не были никем использованы. Для случая малых несферических частиц теория была разработана Гансом (1920 г.). В простейшем случае частиц цилиндрической [c.22]

Подробное изложение теории рассеяния света частицами можно найти в монографиях Шифрина [2 ] и ван де Хюлста [3 ]. [c.23]

Если анизометрические частицы малы и расположены хаотически, то рассеяние света можно использовать для оценки их эффективного размера. В случае больших частиц расчет сильно осложняется ввиду сложности самой теории. Действительные размеры и форма частиц могут быть определены двумя способами путем исследования рассеяния света на ориентированных частицах с последующей обработкой полученных данных с помощью соответствующих уравнений или с использованием явления деполяризации света коллоидными системами, наиболее детально изученного в работах Кришнана (1935—1939 гг.) (с помощью второго способа оценивается анизометричность частиц). Как уже отмечалось, согласно теории Рэлея, свет, рассеянный под углом 90°, полностью поляризован в вертикальной плоскости (в предположении, что направление падающего света и направление наблюдения лежат в горизонтальной плоскости). Однако, если частицы имеют несферическую (анизометрическую) форму, направление индуцированных диполей не будет совпадать с направлением электрического поля, и в свете, [c.28]

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - физическая теория, изучающая общие закономерности движения и взаимодействия микрочастиц (элементарных частиц, атомных ядер, атомов и молекул) теоретическая основа современной физики и химии. К. м. возникла в связи с необходимостью преодолеть противоречивость и недостаточность теории Бора относительно строения атома. Важнейшую роль в разработке К. м. сыграли исследования М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна и др. К. м. была создана в 1924—26 гг., благодаря трудам Л. де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга и П. Дирака. К. м. является основой теории многих атомных к молекулярных процессоБ. Она имеет огромное значение для раскрытия строения материи и объяснения ее свойств. На основе К. м были объяснены строение и свойства ато MOB, атомные спектры, рассеяние света создана теория строения молекул и рас крыта природа химической связи, раз работаиа теория молекулярных спектров, теория твердого тела, объясняющая его электрические, магнитные и оптические свойства с помощью К. м. удалось понять природу металлического состояния, полупроводников, ферромагнетизма и множества других явлений, связанных с природой движения и взаимодействием микрочастиц материи, не объясняемых классической механикой, [c.124]

Теория светорассеяния была развита лордом Рэлеем для сферических, не поглощающих свет, не проводящих частиц. При прохождении световой волны переменное во времени электромагнитное поле вызывает их поляризацию. Возникающие диполи с переменными электромагнитными моментами являются источниками излучения света. В однородной среде свет, излучаемый всеми диполями, вследствие интерференции распространяется только в первоначальном направлении, согласно принципу Гюйгенса. Если же в среде имеются неоднородности с другим показателем преломления, например, коллоидные частицы или системы с флуктуациями плотности (обусловленные ассоциатами молекул или отдельными макромолекулами), дипольные моменты приобретают в этих узлах иную величину и испускают неском-пенсированное излучение в форме рассеянного света. Момент диполя зависит от частоты, иначе говоря от длины волны X. Таким образом, интенсивность светорассеяния I должна быть функцией показателей преломления дисперсной фазы 1 и дисперсионной среды о, длины волны X, объема частицы V, поскольку поляризация—объемное свойство, а также от частичной V или весовой Сй = vУii. концентрации и, наконец, от интенсивности падающего света Я [c.38]

Впервые существование флуктуаций концентрации было установлено М. Смолуховским на основании теоретического анализа работ Д. И. Коновалова о давлении насыщенного пара растворов. Работа М. Смолуховского была исходным пунктом исследований А. Эйнштейна и многих других авторов по вопросам теории флуктуаций и рассеяния света флуктуациями. Пусть и Л г — числа молекул компонентов / и 2 в замкнутой области V раствора. Состав двухкомпонентного раствора будем характеризовать отношением с = МгШх. Область V содержит достаточно большое число молекул, чтобы ее состояние можно было описать с помощью термодинамических функций. Флуктуации концентрации Ас = с — < с > подчиняются нормальному распределению. Пусть Яг означает парциальное давление насыщенных паров компонента 2, т. е. паров, находящихся в термодинамическом равновесии с раствором. Согласно термодинамической теории флуктуаций [c.151]