Разсейване на светлината - studopediya

Оптичните свойства на дисперсни системи

Оптични свойства на дисперсни системи поради взаимодействието на електромагнитно лъчение с определена енергия на частиците на дисперсната фаза. Свойства на оптичните свойства на дисперсни системи, определени природа на частиците и техните размери, връзката между дължината на вълната на електромагнитното лъчение и частиците размери. Един от най-характеристика на оптичните свойства на дисперсни системи е разсейването на светлината.

В зависимост от свойствата на диспергирани частици фаза и техните размери светлина, преминаваща през дисперсията може да се абсорбира, отразена или разпръснати. Последиците от излагане на светлина в дисперсни системи (интерференция, дифракция, поляризация, пречупване и отражение на светлината, и т.н.) са определени от законите на геометричната оптика.

На колоидни разтвори на разсейване на светлината се проявява под формата на опалесценция - мат блясък, често синкави нюанси, които могат да бъдат наблюдавани в страничната светлина безцветно зол на тъмен фон. В този случай, прякото пропуснатата светлина, същата Сол може да има червеникаво-жълт цвят. Opalescence е следствие на разсейване на светлината в резултат на дифракция в микроскопски диспергира система.

Флуоресцентен - някои подгряващи вярно молекулни разтвори на някои багрила при преминаваща светлина. Причината е, вътрешномолекулната флуоресценция възбуждане, и цвета на светлината, преминала през разтвора се превръща в друг цвят различен от този инцидент вълнуващо светлина.

Разсейване на светлината колоидните разтвори е тяхната характеристика свойство, което позволява да се различават от молекулните и йонни разтвори, тъй като поради опалесценция явление специфични за колоидни системи - конус или Tyndall ефект. Ярка светлина от силен източник е насочено към съда с разтвора. В страната на наблюдение в случай на колоиден разтвор се наблюдава дори осветяване на осветената част, понякога с леко разширяване на изхода. В присъствието на отделните пайети в лъч може да се съди за наличието на едри частици, които се характеризират чрез отразяване на светлината.

Svetorasceivaniyu способността да притежава не само частици, но и сътрудници на молекули, макромолекули и включително счупване хомогенност на средата. вещество разсейване е за превръщане на светлината, което е съпроводено с промяна в светлината посока.

Схематично, разсейването на светлината може да бъде представен, както следва:

Падаща светлина с честота # 957;

Молекули фини частици (атоми)

Поляризация молекули (атоми) и diopoley на поява с различна въртящ момент

Емисии на фотон с честота # 957; 1

Светлинният вълна е поляризирани молекули, непроводим и леки абсорбиране частици; Това се случва, когато в момента дипол # 956; определен от уравнението

където # 945 - поляризуемост; Е - интензитет на електрическото поле развълнуван, образуван от падащата светлина.

Стани диполи трептят с честотата на падащата светлина и да се създаде вторичен радиация във всички посоки. В хомогенна среда, светлината, излъчвана от всички диполи поради смущения *, се простира по права линия. В хетерогенна среда, която включва високо дисперсна система с различен коефициент на пречупване и фаза среда, няма намеса и некомпенсирано излъчваната радиация под формата на разсеяна светлина. Ако енергията на абсорбираната светлина квант (з # 957), равна на енергия, излъчвана от квантовата (з # 957; 1), след разпръскването е Rayleigh или еластична.

Оно реализира в случая, когато диспергира размер на частиците фаза е много по-малки от дължината на вълната на светлината # 955;, а именно,

Дължина на вълната на видимата светлина варира между 380-760 нм. Следователно, това условие се отнася и за частици диспергирана фаза, чийто размер е по-малко от 76 пМ, за разпръснати системи.

Разсейване на светлината силно разпръснати системи, при спазване на условията и <0,1λ называют рэлеевским. Характерной особенностью рэлеевского рассеяния является равенство энергий испускаемого и падающего квантов света (т.е. равенство частот падающего и рассеянного света).

В резултат на интензивността разсейване на падащата светлина се променя и J0 се характеризира Jp стойност. които според Rayleigh определя по формулата

където # 957; ч - номер плътността на дисперсната фаза; V - обем на частиците (за сферични частици е 4PR 3/3; R - радиусът на частицата); # 955; - дължина на вълната на падаща светлина; n1. n2 - коефициентите на пречупване на диспергирана фаза и дисперсна среда.

Rayleigh светлина разсейване характеристика на непроводими, оптично хомогенни и прозрачни частици (бели золове). По този начин размерът на частиците трябва да отговаря на условието а <0,1λ, частицы иметь изомермическую форму, а расстояние между ними должно превышать длину волны падающего света.

При нормални условия, фините частици кръжи във въздуха не се вижда, но става видима, когато слънчевия лъч преминава в тъмна стая. В действителност, човешкото око възприема интензитет на светлината, разсеяна от супер фини частици.

В съответствие с уравнението на Rayleigh разпръснати интензивността на светлината зависи от други условия на броя на частиците плътност и размери при равни други:

Интензивността на разсеяна светлина е обратно пропорционален на дължината на вълната на падащата светлина в четвърта степен:

Светлината на малка дължина на вълната е разпръснат по-силен. Червената светлина е по-голям в диапазона на видимата дължина на вълната (620-760 нм) и е разпръснат в по-малка степен. Виолетова светлина с дължина на вълната 380-450 пМ; тя е разпръсната по-интензивно, отколкото в червено. Виолет интензитет разсейване на светлината приблизително 16 пъти по-висок интензитет на разсейване червено, чиято дължина на вълната е само два пъти дължината на светлината на виолетово.

Интензитетът на разсеяна светлина съгласно уравнение на Rayleigh е, диспергираната фаза зависи от коефициентите на пречупване n1 вещество и дисперсионна среда п2.

Ако индексът на рефракция на материала, от който е оформена прекъснатата фаза е индекс на пречупване дисперсионна среда (1 = n2), разсейването се случи. Например, в хомогенна медии, се наблюдава разсейване на светлината.

Индекс на рефракция на въздух п1 е 1.000, п2 вода - 1333, така че водните капчици във въздуха способни разсейване светлина.

Светлината е разпръснат във всички посоки, т.е. Това е количеството вектор. Въпреки това, интензитетът на един и същ в различни посоки. Интензитетът на разсеяна светлина в пространството може да бъде представен в схема вектор.

Когато значителна концентрация на частици, когато разстоянието между частиците е по-малка от дължината на падащата светлина вълна, уравнението Rayleigh е безсмислено.

Разсейване на светлината от дисперсна система, състояща се от множество частици е значително различен от единични частици разсейването. Тази разлика се дължи на смущения между вълни разпръснати от отделни частици, и вълни инциденти; множествена разсейване, което се случва, когато светлината се разпръснат между частиците се разсейва отново друга; преместване частици.