ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рассеяние света из "Курс коллоидной химии" На опалесценцию, обусловленную светорассеянием, обратил внимание еще Фарадей (1857 г.), а затем Тиндаль (1869 г.), наблюдавший образование светящегося конуса при пропускании пучка света через коллоидный раствор. [c.34] Светорассеяние наблюдается только тогда, когда длина световой волны больше размера частицы дисперсной фазы. Если длина световой волны много меньше диаметра частицы, происходит отражение света, проявляющееся в мутности, заметной визуально. Следует отличать светорассеяние частицами, не проводящими и проводящими электрический ток. Рассмотрим сначала первый, более простой случай. [c.34] Рассеянный свет имеет ту особенность, что он распространяется во всех направлениях. Интенсивность рассеянного света в разных направлениях различна. Если частицы весьма малы по сравнению с длиной волны, больше всего света рассеивается под углом в О и 180° к лучу, падающему на частицу. Если частицы сравнительно велики (но все же меньше длины световой волны), максимальное количество света рассеивается в направлении падающего луча [(вперед). Кроме того, рассеянный свет обычно поляризован. При этом для малых частиц свет, рассеянный под углом в О и 180°, не поляризован вовсе, а свет, рассеянный под углом 90°, поляризован полностью для крупных частиц максимальная поляризация наблюдается при угле, отличном от 90°. [c.34] Для золей различных полимеров показатель степени уменьшался от 4 до 2,8. [c.36] Когда частицы становятся настолько велики, что их размер значительно превышает X, светорассеяние переходит в отражение света, не зависящее от длины световой волны. [c.36] При увеличении частиц больше определенного размера отражение света от частиц возрастает, что ведет к уменьшению интенсивности рассеянного света. Вместе с тем по мере уменьшения размера частиц, как следует из уравнения Рэлея, интенсивность светорассеяния также падает. Поэтому максимальным светорассеянием обладают коллоидные системы. [c.36] Из уравнения Рэлея можно сделать следующие выводы. [c.36] При увеличении частиц до размера, значительно превышающего длину световой волны, светорассеяние, как было указано выше, переходит в отражение света и по мере увеличения частиц интенсивность рассеянного света уменьшается. На рис. И, 2 показано выраженное в условных единицах рассеяние света суспензией сульфата бария в зависимости от дисперсности системы (при постоянной весовой концентрации). Светорассеяние характеризуется начальной, восходящей частью кривой. [c.36] Поскольку коллоидной степени дисперсности системы отвечает максимальное светорассеяние, становится понятным, почему наблюдение опалесценции является одним из чрезвычайно чувствительных методов обнаружения коллоидной природы системы. [c.37] Следует заметить, что преимущественное рассеяние света с малой длиной волны объясняет цвет неба в различное время дня, а также цвет морской воды. Причина голубого цвета неба днем заключается в рассеивании коротких волн солнечного света атмосферой Э емли. Абсолютное значение интенс ивности света, рассеянного 1 см воздуха или воды, ничтожно, но оно становится заметным благодаря огромной толщине земной атмосферы и флуктуаций газовых молекул. Оранжевый или красный цвет неба при восходе или заходе Солнца объясняется тем, что утром или вечером наблюдается, главным образом, свет, прошедший через атмосферу. [c.37] На зависимости светорассеяния от длины световой волны основано также применение синего света для светомаскировки и красного света для сигнализации. Лампы синего света применяют когда хотят, чтобы они остались незамеченными с самолетов, так как синие лучи при прохождении через достаточно телстый слой воздуха, особенно если в нем содержатся частицы пыли или тумана, полностью рассеиваются. Наоборот, когда хотят, чтобы свет не рассеивался и был заметен в тумане, применяют фонари, светящиеся красным светом. [c.37] Индивидуальные жидкости и газы, о коэффициентах преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды которых говорить-бессмысленно, казалось бы, не должны рассеивать свет. Однако они рассеивают свет из-за флуктуации плотности в результате теплового движения молекул число их в том или ином микрообъеме системы может случайно увеличиваться на весьма малое время, при этом число молекул в другом микрообъеме уменьшается, что приводит к разности плотностей вещества в микрообъемах, а это, в свою очередь, обусловливает и разность в показателях преломления. [c.38] Для растворов помимо флуктуаций плотности наблюдаются и флуктуации концентрации, которые, конечно, тоже могут являться причиной рассеяния света. Совершенно очевидно, что у коллоидных систем частицы дисперсной фазы формально также можно рассматривать как флуктуации концентрации с существованием, затянувшимся на неопределенно долгое время. Благодаря такой точке зрения возможен единый подход к объяснению светорассеяния индивидуальными жидкостями, истинными растворами и коллоидными системами и применение во всех случаях уравнения Рэлея. К вопросу о флуктуациях мы возвратимся в следующей главе. [c.38] В заключение отметим, что с опалесценцией внешне сходна злуоресценция, характерная для истинных растворов некоторых расителей, например флуоресцеина, эозина и др. Она заключается )В том, что раствор при наблюдении в отраженном свете имеет мную окраску, чем в проходящем, и в нем можно видеть такой же конус Тиндаля, что и в типичных коллоидных системах. Однако зто по существу совершенно различные явления. Опалесценция возникает в результате рассеяния света, при этом длина волны рассеянного света та же, что и падающего. Флуоресценция же представляет собою внутримолекулярное явление, заключающееся в селективном поглощении молекулой вещества светового луча и в трансформировании его в световой луч с другой, большей длиной волны. Существенно, что опалесценцию возбуждает любой свет, в то время как флуоресценция обусловливается светом определенной длины волны, характерной для данного флуоресцирующего вещества. [c.39] Вернуться к основной статье