Рассеяние света. Оптические свойства коллоидных систем определяются наличием межфазной поверхности, которая обусловливает их оптическую неоднородность.Оптические методы

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ

Оптические свойства коллоидных систем определяются наличием межфазной поверхности, которая обусловливает их оптическую неоднородность.Оптические методы позволяют изучать состав и структуру межфазных поверхностных слоев. С их помощью определяют дисперсность системы, строение отдельных частиц, пористость, изучают адсорбционные явления.

При пропускании луча света через дисперсную систему могут иметь место: 1. Прохождение света. 2. Преломление света частицами дисперсной фазы. 3. Отражение света. 4. Рассеяние (опалесценция). 5. Абсорбция, или поглощение света дисперсной фазой. Для дисперсных систем характерны рассеяние и абсорбция.

Это явление также носит название опалесценция. Она вызывается светорассеянием и наблюдается в том случае, если длина световой волны больше размера частиц дисперсной фазы. Проявляется опалесценция в виде сияния голубоватых оттенков при боковом освещении коллоидной системы.

Рэлей вывел формулу для интенсивности рассеянного света системой из сферических не проводящих электрический ток частиц, малых по сравнению с длиной волны и находящихся в разбавленных растворах.

, (5.1)

где I₀ и I_p – интенсивность падающего и рассеянного света единицей объема системы, n₁ и n₀ – показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды, n – численная концентрация (число частиц в 1 мл), v – объем частицы, l – длина волны света.

Уравнение справедливо при величине частиц не более 40–60 нм. Анализ этого уравнения позволяет сделать следующие выводы:

1. Для частиц данного размера интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации золя.

2. Интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату объема частицы.

3. Поскольку I_p обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, то рассеиваются преимущественно короткие волны. Поэтому при боковом освещении бесцветной коллоидной системы белым светом наблюдается опалесценция синеватых тонов.

4. Опалесценция золей интенсивнее, чем у растворов ВМС из-за большей плотности дисперсной фазы (увеличение показателя преломления).

Уравнение Рэлея справедливо при условиях, оговоренных выше. Если они не соблюдаются, будут наблюдаться отклонения от зависимости преимущественно за счет изменения показателя степени у длины волны.