Розсіювання світла. Опалесценція та флуоресценція.

Класифікація оптичних явищ.

План

Тема: Оптичні властивості та методи дослідження дисперсних систем

Лекція №2

1. Класифікація оптичних явищ.

2. Розсіювання світла. Опалесценція та флуоресценція.

3. Поглинання світла.

Вивчаючи оптичні властивості дисперсних систем можна визначити розмір, форму, будову частинок, які не можна спостерігати в звичайний мікроскоп.

При попаданні світла на дисперсну систему можна спостерігати такі явища:

– проходження світла крізь систему (характерно для прозорих систем молекулярного або іонного ступеню дисперсності – гази, індивідуальна рідина, аморфні та кристалічні тіла);

– заломлення світла частинками дисперсної фази;

– відображення світла (відображення спостерігається у мікро гетерогенних системах);

– розсіювання світла (опалесценція);

– адсорбція (поглинання) світла дисперсною фазою з перетворенням світлової енергії у теплову.

Розсіювання та поглинання характерні для колоїдних систем. І далі будемо розглядати тільки ці два явища, тому що перші три були розглянуті у курсі фізики.

Розсіювання світла в колоїдних системах та зв’язана з цим зміна кольору колоїдів – називається опалесценцією.

На це явище першим звернув увагу Фарадей (1857 р.), а потім Тіндаль (1869р.). Тіндаль спостерігав утворення конуса, який світиться при пропусканні світла крізь колоїдний розчин золота.

Явище утворення конусу Тіндаля використовується для того щоб відрізняти колоїдні розчини від розчинів низькомолекулярних речовин.

Розсіювання світла спостерігається у всіх дисперсних системах, починаючи від грубодисперсних до колоїдних. Але механізм розсіювання світла різний та залежить від розмірів частинок дисперсної фази.

1) В грубодисперсних системах розміри частинок більші за довжину хвилі, падаючого на них світла, розсіювання світла відбувається в наслідок хаотичного відображення та заломлення променів на межі розділу фаз. Промені різної довжини хвилі заломлюються однаково: якщо падаюче світло – біле, тоді і заломлене світло теж біле.

2.) В колоїдних розчинах розміри частинок менші за довжину хвилі падаючого світла. Промені не можуть відображатись від таких частинок, тому колоїдні частинки не помітні в оптичні мікроскопи. Розсіювання світла в колоїдних системах відбувається завдяки дифракції, сутність цього явища в тому, що промені світла обминають колоїдні частинки та змінюють свій напрямок, відбувається розсіювання у всі напрямки.

Інтенсивність світларозсіяного в наслідок дифракції при проходженні через колоїдну систему, залежить від кількості та розмірів колоїдних частинок, а також від довжини хвилі падаючого світла.

Ця залежність описується рівнянням Релея, яке використовується тільки для колоїдних систем (1-100 нм.)

I = I₀∙K

І – інтенсивність розсіяного світла; I₀ – інтенсивність падаючого світла; К – величина стала для даної колоїдної системи, яка залежить від показників заломлення дисперсної фази та дисперсійного середовища; ν- кількість частинок в одиниці об’єму; V- об’єм однієї частинки; – довжина хвилі падаючого світла.

Характерно, що інтенсивність розсіяного світла залежить від довжини хвилі падаючого світла. Якщо падаюче світло складається з хвиль різної довжини (біле світло) – більшою мірою будуть розсіюватись короткі хвилі. Тому розсіяне світло від джерела білого світла має блакитний колір.

Наприклад: гідрозоль сірки при спостереженні під прямим кутом до напрямку падаючих променів має блакитний колір.

Світло, яке пройшло крізь гідрозоль сірки має червоно-жовтий колір, тому що промені блакитного кольору розсіялись.

Червоно- блакитний

жовтий

Блакитний колір неба пояснюється тим, що відбувається розсіювання коротких хвиль сонячного світла атмосферою Землі (спостерігаємо промені під кутом до напрямку падаючого світла).

Червоний колір неба – ми спостерігаємо світло яке пройшло через атмосферу.

Лампи блакитного кольору використовують якщо необхідно щоб вони залишалися непомітними з літаків, в зв’язку з тим, що крізь товстий шар атмосфери вони повністю розсіюються.

Навпаки, червоне світло використовується для позначення небезпечних зон на льотному полі, для сигнальних ламп.

Опалесценціязовнішньо схожа на флуоресценцію, яка спостерігається в деяких розчинах низькомолекулярних речовин. Однак природа флуоресценції зовсім інша. Флуоресценція – явище внутрішньомолекулярне, зв’язане з вибірковим поглинанням світла речовиною. Світло поглинається молекулами речовини, а потім трансформується в коливання іншої частоти.

При флуоресценції розчин має різні кольори при спостереженні під кутом до напрямку падаючих променів та при спостереженні за світлом яке пройшло крізь розчин.

Довжина хвилі світла, яке випромінює речовина при флуоресценції завжди більша ніж довжина хвилі світла, яке поглинається.

Флуоресценцію викликає короткохвильова частина спектра, а опалесценцію – будь-яке світло. Цим можна відрізнити одне явище від іншого.

Якщо біле світло пропускати крізь червоний світлофільтр (який пропускає тільки довгохвильову частину спектру) то флуоресценція не буде спостерігатися. Це ж світло проходячи крізь колоїдній розчин дає можливість спостерігати явище Тіндаля (опалесценцію).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Норматив адекватності регулятивного капіталу/платоспроможності (Н2).	\|	Лекція 2. Прадавня культура на теренах України

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.02 сек.