Рассеяние света чистыми жидкостями

Вблизи критических точек жидкостей и растворов, а также вблизи точек ФП 2-го рода наблюдаются специфические явления, называемые критическими рост сжимаемости вещества в окрестностях критической точки равновесия жидкость - газ возрастание магнитной восприимчивости и диэлектрической проницаемости в окрестностях точки Кюри ферромагнетиков и сегнетоэлектриков замедление взаимной диффузии веществ вблизи критической точки растворов и уменьшение коэффициента температуропроводности вблизи критической точки чистой жидкости аномально большое поглощения звука критическая опалесценция (резкое усиление рассеяния света) и др. Во всех случаях наблюдается аномалия теплоемкости Эти явления связаны с аномальным ростом флуктуаций и их взаимодействием (корреляцией). Поэтому критическую область определяют как область больших флуктуаций. [c.21]

Чем меньше разность показателей преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды, тем меньше интенсивность рассеянного света. Казалось бы, интенсивность рассеянного света чистыми газами и жидкостями должна быть равна нулю, поскольку для них п — 0 = 0. На самом же деле это не так. В частности, цвет [c.335]

Одна из основных проблем при конструировании фотоэлектрического нефелометра — обеспечение стабильности источника света. Кроме того, так как интенсивность рассеяния в чистых жидкостях и весьма разбавленных растворах полимеров имеет порядок 10 —10" от интенсивности первичного светового пучка, то источник света должен быть достаточно мощным. [c.252]

При выводе предполагалось, что изменение интенсивности света происходит только за счет рассеяния. Поэтому уравнение (V. 14) справедливо для с1 стем, которые не поглощают свет, т. е. для так называемых белых золей. Если золи еще и поглощают свет, то к величине т необходимо прибавить коэффициент поглощения. Как следует из уравнения (V. 14), мутность измеряется в единицах длины в минус первой степени. Ее можно рассматривать как величину, обратную расстоянию, на котором интенсивность света снижается в е раз, т. е, до 37% от первоначального значения. Например, для 1%-ного раствора полимеров это расстояние составляет около 10 м, а для чистых жидкостей — около I км. [c.260]

Характерные оптические свойства типичных коллоидных растворов обусловливаются микрогетерогенностью, лежащей в основе их отличия от гомогенных истинных растворов. Рассмотрим общие закономерности прохождения света через коллоидные системы. Если пучок света падает на поверхность какой-либо частицы, линейные размеры которой больще длины волны падающего на нее света, происходит отражение его по законам геометрической оптики. При этом часть света может проникать внутрь частицы, испытывать преломление, внутреннее отражение и поглощаться. В случае частиц, имеющих размеры менее половины длины волны падающего на них света, отражения света от плоскостей частицы в определенных направлениях не происходит, свет рассеивается по всем направлениям, огибая частицы, встречающиеся на его пути (явление дифракции). Явление рассеяния света при прохождении яркого пучка через газообразную или жидкую среду, в которой взвешены мельчайшие частицы, впервые наблюдал Д. Тиндаль в виде светящегося конуса (рис. 102). Это явление получило название явления Тиндаля. Далее было установлено, что при пропускании пучка света через чистую воду и другие чистые жидкости, а также через истинные растворы с низкомолекулярным растворенным веществом эффект Тиндаля не наблюдается. Такие среды получили название оптически пустых. Таким образом, эффект Тиндаля явился важным средством для обнаружения коллоидного состояния, т. е. микрогетерогенности системы. [c.316]

Благодаря светорассеянию коллоидные растворы легко отличить от молекулярных и ионных. Высокодисперсную фазу непосредственно обнаруживают при помощи эффекта Тиндаля. Яркий свет от сильного источника (дуга или лампа) фокусируют посредством конденсорной линзы на плоскую кювету с раствором. При наблюдении сбоку чистая жидкость или молекулярные растворы (бесцветные и окрашенные) представляются оптически пустыми, тогда как в случае коллоидного раствора наблюдается равномерное свечение освещенного участка (эффект Тиндаля). Наличие отдельных блесток указывает на присутствие грубодисперсных частиц, для которых характерно не рассеяние, а отражение света. Подобный же эффект легко наблюдать в темной комнате, где световые полосы- можно видеть лишь в том случае, если воздушная среда содержит коллоидные частицы дыма. Грубодисперсные частицы пыли выделяются в виде отдельных ярко освещенных блесток, находящихся в броуновском движении. [c.42]

До Гиббса Томас Юнг [5, стр. 365], основоположник многих концепций и формул теории капиллярности, не только признавал существование макроскопически резкого, но микроскопически диффузного поверхностного профиля, но также подчеркивал оптически неоднородную природу поверхностного слоя. Гиббсу были известны исследования, использующие поляризованный свет, которые уже к тому времени привели к обнаружению конечных градиентов концентрации на границе чистой жидкости с паром. Последующие исследования с эллиптически поляризованным светом и совсем недавние — с рассеянием лазерного света — обнаружили правильность интуитивных представлений Гиббса в вопросе о градиентах концентрации. [c.65]

Чистые жидкости рассеивают свет из-за локальных флуктуаций плотности. Когда в жидкости растворено вещество, интенсивность рассеянного света увеличивается, так как дополнительно появляются локальные флуктуации концентрации этого вещества, что приводит к большим флуктуациям показателя преломления. Эти флуктуации относятся к молекулярному весу таким образом, измерение рассеяния света дает возможность определить молекулярный вес. При изучении угловой зависимости рассеянного света можно получить информацию об отношении осей, если размер молекулы вдоль одной из осей сравним с длиной волны света. [c.618]

Под рассеянием света обычно понимается его распространение в среде по направлениям, отличающимся от предписываемых геометрической оптикой [75, 76]. При облучении светом малой изотропной частицы в пей наводится осциллирующий электрический диполь, который затем является источником вторичного излучения во всех направлениях с той же частотой, что и падающий свет. В однородной по показателю преломления среде свет распространяется только по направлению преломленного луча, рассеяние света по другим направлениям невозможно в результате интерференции вторичных световых волн. Для возникновения рассеяния света необходимо наличие оптических неоднородностей, нарушающих интерференцию вторичных световых волн, Неоднородности могут иметь различный характер. Это и крупные частицы порядка длины световой волны с показателем преломления, отличающимся от окружающей среды. Это обусловленные тепловым движением флюктуации плотности, всегда существующие в чистой жидкости. Такие флюктуационные образования обычно имеют объемы малые по сравнению с кубом длины волны падающего света [76]. В растворах наблюдаются также и флюктуации концентрации частиц . [c.122]

Рассеяние света в однородной среде целиком обязано флюктуациям, поэтому при изучении флюктуационных процессов естественно обратиться прежде всего к этому явлению. В чистых жидкостях мы встречаемся с двумя видами флюктуаций — с флюктуациями плотности и анизотропии или ориентации. У растворов добавляются еще флюктуации концентрации. Все эти виды флюктуаций находят отражение в рассеянии света. [c.27]

К выводу об упорядоченности в расположении молекул жидкости приводят исследования диэлектрической проницаемости полярных жидкостей, изучение энтропии чистых жидкостей и жидких растворов, измерения спектров поглощения света и спектров комбинационного рассеяния и многие другие наблюдения (см., например, [7]). [c.114]

В растворах существенная часть флюктуаций энергии проявляется в форме флюктуаций числа частиц и их ориентации. Первые флюктуации можно подразделить на флюктуации плотности числа частиц и флюктуации концентрации. Существование флюктуаций различного типа обнаруживается опытами по наблюдению рассеяния света. Если для чистых жидкостей релеевское рассеяние света обусловлено колебаниями плотности и анизотропии в элементарных объемах (X — длина световой волны), [c.44]

Рассеяние света прозрачными кристаллами н чистыми жидкостями [c.324]

Первоначально предполагали, что среда рассеивает свет вследствие того, что в ней имеются частицы определенного размера (коллоидные частицы). Среды, лишенные таких частиц, называли оптически пустыми. В настоящее время хорошо известно, что оптически пустых сред не существует. Любая самая чистая жидкость (и даже газы) способна рассеивать свет. Светорассеяние обусловлено флуктуациями плотностей и концентраций (если это раствор). Эти флуктуации, рои молекул, или ассоциаты, являются центрами рассеяния света. [c.403]

В дальнейшем было установлено, что светорассеяние не является особым свойством гетерогенно-дисперсных систем. Оно характерно также для газов, чистых жидкостей и истинных растворов. Рассеяние света в этих системах обусловлено флуктуациями плотности и концентрации — непрерывным возникновением и исчезновением ассоциатов. В совершенно однородной среде свет не должен рассеиваться. В соответствии с принципом Гюйгенса каждую точку среды, до которой дошел фронт волны, можно рассматривать как новый источник колебаний. Вторичные колебания усиливают друг друга в направлении распространения волны и гасятся в других направлениях. Расс.матривая таким образом распространение волнового фронта, можно заключить, что в однородной изотропной среде он всегда остается геометрически подобным себе, например, плоская волна будет оставаться плоской. Если же на пути распространения плоской волны появляется локальная неоднородность (с другим показателем преломления), то каждая точка неоднородности станет [c.295]

В начале нашего века было проведено несколько работ по диффузному рассеянию света от поверхностных слоев чистых жидкостей и поверхностных слоев на границе двух жидких фаз [4, 5, 6]. Однако лишь в 1965 г., спустя более 70 лет после расчетов Ван-дер-Ваальса, относящихся к размытию поверхностного слоя в критических смесях, Вебб с сотрудниками доложили о предварительных измерениях толщины поверхностного слоя вблизи критической точки для системы циклогексан—метиловый спирт [7]. Изучая отражение от почти плоской поверхности в критической смеси циклогексана и метилового спирта, они установили, что при приближении к критической температуре поверхность раздела между жидкостями превращается в довольно широкий переходный слой. [c.153]

Область малых концентраций. Водные растворы неэлектролитов представляют обширный класс жидкостей, структура и свойства которых изучаются различными методами. При исследовании рассеяния рентгеновского излучения смесями метилового спирта с водой И. В. Радченко и Ф. К. Шестаковским обнаружено, что присутствие в воде молекул метанола укрепляет ее структуру, вызывая образование более прочных молекулярных ассоциаций, чем в чистой воде. М. Ф. Букс, и А. В. Шурупова, изучая рассеяние света растворами спиртов в воде, обнаружили узкий максимум интенсивности в области малых концентраций спирта. Проведенный ими теоретический анализ концентрационного рассеяния света показывает, что наблюдаемый максимум интенсивности при малых концентрациях спирта не связан с флуктуациями концентрации. Теоретическая кривая светорассеяния проходит через экспериментальные точки во всей области концентраций выше 0,1 мольных долей спирта. При концентрации (0,05 0,7)т на экспериментальной кривой выделяется узкий максимум, которого нет на теоретической кривой. Можно предположить, что этот максимум интенсивности светорассеяния при малых концентрациях спирта обусловлен флуктуациями структуры раствора, связанными со стабилизацией структуры воды. [c.298]

Известно, что любая низкомолекулярная жидкость неоднородна по плотности, в ней существуют так называемые флуктуации плотности. Рассеяние света чистыми жидкостями обусловлено именно наличием флуктуаций плотности, как это хорошо известно из курса физики. Флуктуации плотности возникают благодаря наличию значительных по величине сил межмолекулярного взаимодействия. Силы межмолекулярного взаимодействия могут оказаться столь значите. ьными, что даже в неполярных низкомолекулярных жидкостях в отдельных микрообъемах молекулы укладываются упорядоченно. Микрообъемы, в которых этот порядок сохраняется, малы, поэтому и порядок в расположении молекул называется ближним порядком он быстро нарушается и переходит в структуру неупорядоченного расположения молекул. Чем больше микрообъемы, где сохраняется ближний порядок, чем совершеннее укладка [c.96]

Однако растворы макромолекул неидеальны, и предыдущг11 вывод, во всяком случае, не является строгим. Таким образом, следует искать более ясных путей решения данной проблемы к этой проблеме можно приблизиться, используя метод флюктуаций, расслютренный выше в связи с описанием рассеяния свети чистыми жидкостями. Ниже мы обсуждаем приложение настс -щего меюда к растворам в том виде, как это было разработа. . Эйнштейном и Дебаем . [c.326]

Публикации 195О—19 5 1 гг. До тех пор пока исследования рассеяния света в жидкостях имели чисто акаде.мическое значение, казалось, что в этой области физики все обстоит благополучно. Но в 1944 г. Дебай [c.10]

Оптические свойства коллоидных систем. Для коллоидных растворов характерно рассеяние света в результате дифракции оно обусловлено их ультрамикрогетерогенностью, так как размеры коллоидных частиц соизмеримы с длиной волны вадимого света. В истинных растворах и чистых жидкостях светорассеяние слабо выражено. Поэтому наблюдением светорассеяния в виде светящегося конуса часто пользуются для отличия золей от истинных растворов. Интенсивность света /, рассеиваемого под углом 90° едини- цей объема раствора, рассчитывается по уравнению Релея [c.264]

Релеевский триплет. Итак, спектр тонкой структуры релеевского рассеяния света (релеевский триплет) в чистых жидкостях обусловлен адиабатическими и изобарическими флуктуациями плотности. В растворах центральная компонента релеевского триплета, будем называть ее компонентой Гросса (по имени открывшего ее в 1930 г. Е. Ф. Гросса), зависит не только от изобарических флуктуаций плотности, но и от флуктуаций концентрации. Изучая спектр центральной компоненты релеевского триплета, изображенного на рис. 32, можно определить коэффициент те.мпературопроводности х и, если известно Ср, —коэффициент теплопроводности %. Изучая спектр компонент Мандельштама—Бриллюэна, получают сведения о скорости распространения и коэффициенте поглощения звуковых волн [36]. Точность этих измерений резко возросла с появлением газовых лазеров. Измерения проводятся при углах рассеяния 0, обычно превышающих 20—30°. В этих условиях спектр компонент Мандельштама — Бриллюэна позволяет изучать лишь гиперзвуковые волны, имеющие частоту порядка 10 Гц. При очень малых углах рассеяния в принципе можно было бы исследовать скорость и поглощение звука в более широком диапазоне частот и оптическим методом получать сведения о дисперсии скорости звука, т. е. о зависимости скорости звука от частоты колебаний звуковых волн [37]. [c.144]

Явление световых биений (или фотосмешения), которое впервые было объяснено Гореликом /47/ и применено экспериментально Форрестером, Гидмудсеном и Джонсоном /48/, дает возможность переносить спектральную информацию из оптического диапазона в радиодиапазон, где легко достигается разрешение порядка 1 - 10 Гц. Появление лазерных источников света с высокой интенсивностью и узкой спектральной шириной линии позволило осуществить широкое применение спектроскопии оптического смешения в экспериментах по рассеянию лазерного излучения (см., например, /49/) на флуктуациях концентрации в двойных смесях и макромолекулярных растворах, на флуктуациях энтропии в чистых жидкостях, вдали и вблизи критической точки жидкость - пар, на поверхностных волнах в одно- и двухкомпонентных жидких системах и на флуктуациях ориентации в жидких кристаллах. [c.25]

В соответствии с уравнением Рэлея, рассеяние света в гомогенных системах — чистых жидкостях и истинных (молекулярных) растворах — должно быть очень мало из-за малого размера рассеивающих частиц. Однако в действительности и в этих системах может наблюдаться заметное рассеяние, связанное с существованием флуктуаций плотности и концентрации, служащих рассеивающими центрами. Особенно сильное рассеяние наблюдается в системах, находящихся в состоянии, близком к критическому (см. 2 гл. VIII), когда линейные размеры флуктуаций становятся очень велики и приближаются к длине световой волны. Изучение закономерностей рассеяния света на флуктуациях плотности и концентрации позволяет получить сведения о межмолекулярных взаимодействиях в изучаемой системе вместе с тем рассеяние на флуктуациях концентрации следует учитывать при использовании методов светорассеяния для исследования высокодисперсных систем и растворов ВМС. [c.169]

Большим преимуш,еством термодинамической обработки термохимических и тензиметрических данных является также возможность на основании измерений сравнительно небольшого числа энергетических характеристик раствора (интегральные теплоты растворения и разведения, теплоемкости, давления паров) вычислять более двадцати энергетических величин, отражающих различные стороны природы раствора и его компонентов. Сопоставление этих опирающихся на строгие законы термодинамики данных с результатами других физических и физико-химических методов изучения растворов и чистых жидкостей (спектроскопия, рассеяние света и рентгеновских лучей, ультразвук, ЯМР и т. д.) позволяет наиболее объективно оценивать структурные состояния исследуемых объектов, а также механизм процессов, сопровождающих изменен1гя концентраций и температуры. [c.33]

Флюктуации ориентации. Уже вскоре после ноявления работы Эйнштейна экспериментальные исследования показали, что в большинстве случаев свет, рассеянный жидкостями, обусловлен не только флюктуациями плотности. Оказалось, что, как правило, необходимо учитывать флюктуации ориентации. Молекулы жидкости в процессе теплового движения способны образовывать такие группы, в которых преобладает определенная ориентация. Такие отклонения в ориентации молекул от наиболее вероятного расиределения ориентаций или флюктуации ориентации вызывают дополнительное рассеяние света. Поэтому интенсивность света, рассеянного какой-либо чистой жидкостью, как правило, складывается из интенсивности рассеяния па флюкт ациях плотности и интенсивности рассеяния на флюктуациях ориентации [c.140]

Известно, что молекулярное рассеяние света дает информацию о флуктуационных неоднородностях плотности, возникающих в процессе теплового движения в среде. Различают флуктуационные движения двух типов адиабатические флуктуации плотности и флуктуации энтропии. Первые из них можно описать суперпозицией гиперакустических (дебаевских) волн. Вторые (для чистых жидкостей) представляют собой быстро затухающие температурные волны. Здесь мы имеем дело фактически с тем же периодическим тепловым процессом, что и в зондовых методах, описанных в предыдущем параграфе различие заключается лишь в том, что в первом случае эти волны создавались периодическим нагревом, а во втором - являются порождением теплового движения, тепловыми флуктуациями. Оба типа флуктуационных движений можно описать на основе единой схемы, рассматривая линейные возмущенш среды в гидродинамическом приближении, с исполь зованием континуальных уравнений гидродинамики и теплообмена. Для однокомпонентной среды (в отсутствие процессов диффузии) это приводит к общему уравнению, которое выглядит тождественным для плотности, давления и температуры (Г) /5/ [c.9]

Даже при прохождении луча света через самую чистую жидкость некоторая часть света рассеивается во всех направлениях. Это происходит в результате того, что колебания электрического вектора падающего света (1, разд. 6-7 и 17-1) вызывают осциллирующую поляризацию электронов атомов или молекул жидкости. В свою очередь осциллирующая электронная поляризация обусловливает возникновение электромагнитного излучения, которое и представляет собой рассеянный свет. Интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату молекулярной поляризуемости (1, разд. 6-7). Если полимер растворяют в растворителе, показатель преломления oтopoгo отличается от показателя преломления растворенных в нем макромолекул, то раствор будет рассеивать свет в большей степени, чем чистый растворитель, и при определенной массе полимера степень рассеяния будет пропорциональна среднемассовой молекулярной массе М . [c.529]

Эффект комбинащюнного рассеяния заключается в том, что при освещении вполне чистой жидкости сильным источником монохроматического света (например, мощной ртутной лампой со светофильтром, пропускающим фиолетовую линию 4047 А) в спектре рассеянного света наряду с линией, имеющей частоту чо падающего света, наблюдаются слабые линии, — спутники, смещенные на равную величину в обе стороны, с частотами VQ — V и — / и 5 -l-v", VQ — и и т. д. Эти симметричные спутники, однако, отличаются по своей интенсивности интенсивности линий с частотами, большими, чем vo, значительно слабее, и наблюдение их очень затруднительно. Поэтому в основном говорят обычно о системе спутников — 0 — V", и т. д. Оказывается, что величины смещения частот (V, V", V ". ..) отвечают переходам данной молекулы от одного колебательного уровня к другому, т. е. отвечают собственным колебаниям, возникающим в молекуле. Эти величины смещения не зависят от частоты о падающего света. [c.653]

Молекулы чистой жидкости действуют как центры рассеяния, которые не являются независимыми таким образом, суммарная интенсивность рассеянного света не совпадает с произведением величины рассеяния каждой молекулой на число молекул. Взаимодействие между лучами рассеянного света от молекул, расположенных в различных местах квазирешетчатой структуры жидкости, вызывает значительное уменьшение в величине наблюдаемого рассеяния. Эйнштейн [4] рассмотрел это явление с термодинамической точки зрения. Тепловое движение молекул порождает флуктуации плотности жидкости, которыми обусловлено рассеяние света. Распределение этих неоднородностей можно считать случайным. Величину флуктуаций определяют из отношения энергии, требующейся для их создания, к средней тепловой энергии системы пользуясь при этом теоремой Больцмана, получают выражение ЗЗяЗАГГ дп [c.180]