Оптические свойства и методы исследования дисперсных систем. Лекция 16

1.

Коллоидная химия
ФФХИ, 2019 г., 1 семестр
Лекция 16. Оптические свойства и методы исследования дисперсных
систем.

2.

Оптические явления в дисперсных системах
Особенности дисперсных систем: гетерогенность, наличие межфазной
поверхности
В грубодисперсных системах: отражение и
преломление на поверхности частиц,
повторенные многократно
В высокодисперсных системах: дифракционное
рассеяние света (опалесценция)
Ориентация анизометричных частиц во внешних
полях
Снижение
прозрачности,
мутность,
окрашивание
Двулучепреломление

3.

Рассеяние света
Конус Тиндаля наблюдается сбоку на темном фоне при пропускании света через
коллоидную систему.
Принцип Гюйгенса: каждую точку среды, до которой дошел фронт волны, можно
рассматривать как новый источник колебаний. В однородной изотропной среде
фронт волны остается подобным себе.
При наличии оптической неоднородности (с иным показателем преломления)
возникает фронт волны, направление которого зависит от размера
неоднородности.
Если размер неоднородности больше длины волны – в основном отражение.
Если размер неоднородности меньше длины волны колебание рассеивается по
всем направлениям, вторичные волны не имеют определенной разности фаз и
более или менее усиливают друг друга во всех направлениях.

4.

Рассеяние света. Теория Рэлея
Допущения:
1) Рассеивающие частицы малы, их форма близка к изометричной, наибольший
размер частиц более, чем в 30 раз меньше длины волны λ.
2) Частицы не окрашены, не проводят электрический ток, оптически изотропны.
3) Концентрация частиц мала, так что расстояние между ними много больше
длины волны падающего света.
4) Объем дисперсной системы, через который проходит рассеянный свет мал,
так что можно не учитывать вторичное рассеяние света.
Идея:
Под влиянием электромагнитного поля волны падающего света электроны в
частице начинают совершать вынужденные колебания, в результате которых
происходит излучение света во всех направлениях. Поскольку частица мала по
сравнению с длиной световой волны, совокупность колебаний в ней можно
заменить колебанием одного электрического диполя.
Наведенный диполь излучает колебания с частотой, равной частоте
падающего света – нет изменения частоты (длины волны) рассеянного света по
сравнению с падающим светом.
Рэлеевское светорассеяние – упругое (без изменения длины волны по сравнению
с падающим светом).

5.

Рассеяние света. Теория Рэлея
Диполь в электрическом поле: