ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Флюктуации и строение жидкостей из "Введение в молекулярную теорию растворов" Флюктуации. В 2 и 3 мы видели, что исследовапие рассеяния рентгеновских лучей во многих случаях позволяет найти функцию распределения р(г) или функцию радиального распределения плотности Рпл ( ) Эти функции характеризуют среднее распределение молекул в любом из элементов объема однородной жидкости, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Но знание среднего распределения не может дать полного представления о структуре жидкости. Движение частиц жидкости приводит к постоянному возникновению и исчезновению отклонений от среднего распределения. [c.136] Главным экспериментальным основанием для введения понятия о флюктуациях послужили исследования броуновского движения и наблюдения над рассеянием света. [c.137] Из теории рассеяния света следует, что если среда, через которую проходит свет, вполне однородна, то рассеяния света не будет (Л. И. Мандельщтам). В каждом элементе объема вполне однородной среды находится одно и то же число одинаково расположенных молекул. Свет, рассеянный молекулами по сторонам, в этом случае благодаря интерференции погашается. Для того чтобы наблюдалось рассеяние, необходимо наличие неоднородностей 131]. [c.137] До работ М. Смолуховского причина возникновения неоднородностей, вызывающих рассеяние света, была неясна. Смолухов-ский [32] впервые показал, что внешне однородная среда всегда должна иметь небольшие нарушения однородности или флюктуации. Теория флюктуаций, предложенная Смолуховским, была далее развита в работах Эйнштейна [33, 34]. [c.137] Чем больше флюктуация, тем больше разность 3 — 5, следовательно, тем меньше вероятность появления такой флюктуации. И наоборот, малые флюктуации должны возникать с большой степенью вероятности. В любой системе, находящейся в состоянии равновесия, всегда самопроизвольно образуются небольшие нарушения равновесия — флюктуации. [c.138] Для изучения флюктуаций можпо (в принципе) воспользоваться любым физическим свойством, характеризующим состояние системы (плотность, показатель преломления, диэлектрическая проницаемость, температура, интенсивность и степень деполяризации рассеянного света, давление нара и т. д.). [c.138] Флюктуации по своему физическому содержанию могут быть весьма разнообразными. Для характеристики структуры чистых жидкостей и растворов наибольшее значение имеют флюктуации плотности, флюктуации ориентации и флюктуации концентрации. [c.138] Уравнение (4.6) является приближенным. При выводе его предполагается, что каждая из флюктуаций плотности происходит независимо от других флюктуаций. Это допущение плохо оправдывается в тех случаях, когда флюктуации становятся значительными (например, в критической области). [c.139] Тем не менее уравнение (4.6) позволяет объяснить высокие значения сжимаемости, наблюдаемые в критической области. Большой рост сжимаемости при достижении газом или жидкостью критической температуры вызван резким возрастанием флюктуаций плотности. [c.139] Флюктуации плотности вызывают аномальный ход кривой рассеяния рентгеновских лучей при малых углах рассеяния. По теории, развитой в 1923 г. Раманом и Рамана таном [35], рост флюктуаций плотности должен приводить к возрастанию интенсивности рентгеновских лучей, рассеянных под малыми углами т. е. в направлениях, мало отличающихся от направления первичного пучка. Вывод Рамана и Раманатана неоднократно был-подтвержден экспериментально. Резкое возрастание интенсивности рентгеновских лучей, рассеянных под малыми углами, может служить указанием на присутствие значительных флюктуаций плотности. [c.139] Систематические исследования рассеяния рентгеновских лучей в Ж1ЩК0М и газообразном аргоне наряду с другими исследованиями также позволяют сделать качественные выводы относительно условий, благоприятствующих развитию флюктуаций плотности. Па рис. 11—17 наблюдается значительное возрастание интенсивности рассеяния под малыми углами на кривых 5—10, 14, 16—22, 24 и 25. Следовательно, флюктуации плотности играют заметную роль не только в критической области 6, 7, 24, 25), но и при условиях, значительно отличающихся от критических. [c.139] Здесь /—интенсивность рассеянного света, г—расстояние от точки наблюдения до рассеивающего объема,/р —интенсивность падающего света, X—длина волны света, е—оптическая диэлектрическая проницаемость среды, равная квадрату показателя преломления, 1п—так называемый коэффициент рассеяния . [c.139] Формула (4.7) является приближенной. При ее выводе предполагается, что отдельные флюктуации плотности пе зависят друг от друга. Принято считать, что формула Эйнштейна вне критической области достаточно точно соответствует действительности. В районе критической опалесценции зависимость интенсивности рассеянного света от флюктуаций плотности имеет весьма сложный вид [36]. [c.140] Теории, которая давала бы возможность, так же как и в случае флюктуаций плотности, вычислять средние квадратичные флюктуаций ориентации, в настоящее время не существует. Однако представление о зависимости флюктуаций ориентации от состояния жидкости можно получить, определяя интенсивность рассеяния света на флюктуациях ориентации /ор. [c.140] Для этого из общей интенсивности рассеянного света I, найденной экснеримептально, вычитают интенсивность рассеяния на флюктуациях плотности / л, вычисленную но формуле (4.6). [c.140] Ценные сведения о флюктуациях ориентации могут быть получены с помощью измерений диэлектрической проницаемости жидкостей ). [c.140] Поэтому рентгенографии и изучению молекулярного (релеевского) рассеяния света—наиболее важным источникам современных знаний о структуре жидкостей—в этой главе отведено большее место, чем другим методам нсследования. [c.140] Вернуться к основной статье