ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рассеяние света из "Курс коллоидной химии" 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 Квперед). 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] Уравнение Рэлея применимо для частиц, размер которых составляет не более 0,1 длины световой волны, т. е. для частиц н больше 40—70 нм. Для частиц большего размера /р изм.еняется обратно пропорционально не четвертый, а меньшей степени К. Это, конечно, способствует увеличению светорассеяния. Геллер детально исследовал зависимость показателя степени при к от размера ча стиц в основном на примере монодисперсных латексов полистирола, размер частиц которых определялся методом электронной микроскопии. В своих работах (1946 г.) Геллер дал калибровочную кривую в координатах радиуса частиц и показателя степени при X. [c.35] Когда частицы становятся настолько велики, что их размер значительно превышает Я, 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 Земли. Абсолютное значение интенсивности 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 толстый, 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 яв- ляться 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 светог рассеяния 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] Все сказанное относилось к рассеянию света бесцветными коллоидными частицами, не проводящими электрического тока. При специфическом поглощении каких-нибудь лучей зависимость интенсивности светорассеяния от X и согласно уравнению Рэлея,, нарушается, меняется степень поляризации рассеянного света и т. д. В частице, проводящей электричество, электромагнитное поле световой волны индуцирует электродвижущую силу. В результате в проводнике возникает переменный электрический ток к эк и в самом электромагнитном поле. Следствием этого является преобразование электрической энергии в тепловую. В таких условиях кёроткие электромагнитные волны (от 100 до 1000 нм) практически пОлйостью поглощаются. Это свойство проводников, к которым относятся металлы, и является причиной их непрозрачности. [c.38] В заключение отметим, что с опалесценцией внешне сходна флуоресценция, характерная для истинных растворов некоторых красителей, например флуоресцеина, эозина и др. Она заключается в том, что раствор при наблюдении в отраженном свете имеет иную окраску, чем в проходящем, и в нем можно видеть такой же конус Тиндаля, что и в типичных коллоидных системах. Однако это по существу совершенно различные явления. Опалесценция возникает в результате рассеяния света, при этом длина волны рассеянного света та же, что и падающего. Флуоресценция же пред- ставляет 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