Dispersia luminii - studopediya

Proprietățile optice ale sistemelor disperse

Proprietățile optice ale sistemelor disperse datorită interacțiunii radiației electromagnetice având o anumită energie pentru particulele fazei disperse. Proprietățile proprietăților optice ale sistemelor disperse natura particulelor și dimensiunile acestora, raportul dintre lungimea de undă a radiației și dimensiuni ale particulelor electromagnetice definite. Una dintre cele mai caracteristice ale proprietăților optice ale sistemelor disperse este împrăștierea luminii.

În funcție de proprietățile particulelor fazei dispersate și dimensiunile lor, lumina care trece prin dispersia poate fi absorbită, reflectată sau împrăștiate. Consecințele expunerii la lumină în sisteme disperse (interferență, difracție, polarizare, refracție și reflexie a luminii, etc.) sunt determinate de legile opticii geometrice.

Soluțiile coloidale de difuzie a luminii se manifestă sub formă de opalescenta - strălucire mată, adesea nuanțe albăstrui, care pot fi observate la coloidală incoloră lumină laterală pe un fundal întunecat. În acest caz, lumina transmisă direct, același Sol poate avea o culoare galben-roșiatic. Opalescența este o consecință a împrăștierii luminii ca rezultat al difracției în sistem dispersat microscopic.

Fluorescenta - unele strălucire adevărate soluții moleculare ale anumitor coloranți în lumina transmisă. Motivul este intramoleculară excitatie fluorescenta, iar culoarea luminii transmise prin soluția devine o altă culoare diferită de lumină incidente interesant.

Soluții de împrăștiere coloidale de lumină este proprietatea lor caracteristică ce permite pentru a le distinge de soluțiile moleculare și ionice, deoarece datorită fenomenului opalescenta specifice sistemelor coloidale - con sau efect Tyndall. Lumina strălucitoare de la o sursă puternică este direcționat către vasul cu soluția. În partea de observație în cazul unei soluții coloidale se observă chiar și iluminarea porțiunii iluminate, uneori cu o ușoară extindere la ieșire. In prezenta paiete individuale din fasciculul poate judeca prezența particulelor grosiere, care sunt caracterizate prin reflexia luminii.

Capacitatea Svetorasceivaniyu de a poseda nu numai particule, ci și asociații de molecule, macromolecule și inclusiv ruperea omogenitate a mediului. Substanța de împrăștiere este de a converti lumina, care este însoțită de o schimbare în direcția luminii.

Schematic, împrăștierea luminii poate fi reprezentat după cum urmează:

Incident lumina cu o frecvență # 957;

Molecule particule fine (atomi)

Moleculele Polarizarea (atomi) și diopoley apariție cu un cuplu variabil

Emisia de un foton cu o frecvență # 957; 1

Valul de lumină este molecule polarizate, neconductoare și particule de absorbție a luminii; Acest lucru se întâmplă atunci când momentul de dipol # 956; definită de ecuația

unde # 945; - polarizabilitatea; E - intensitatea câmpului electric excitat format de lumina incidente.

Sculați dipoli oscila cu frecvența luminii incidente și de a crea radiații secundare în toate direcțiile. Într-un mediu omogen, lumina emisă de toate dipolii datorate interferenței *, se extinde în linie dreaptă. Într-un mediu eterogen, care include sistem extrem de dispersat, cu un indice de refracție diferit și medie în fază, nu există nici o interferență, iar radiația emisă necompensată sub formă de lumină difuză. Dacă energia cuantei absorbită de lumină (h # 957;), egală cu energia emisă de cuanta (h # 957; 1), atunci împrăștierea este Rayleigh sau elastic.

Ono a realizat, în cazul în care dimensiunea particulelor de fază dispersată este mult mai mică decât lungimea de undă a luminii # 955;, și anume,

Lungime de undă de lumină vizibilă variază între 380-760 nm. Prin urmare, această condiție este valabilă pentru particulele de fază dispersă a căror dimensiune este mai mică de 76 nm, pentru sisteme dispersate.

imprastiere sisteme de iluminare extrem de dispersate, în funcție de condiții și <0,1λ называют рэлеевским. Характерной особенностью рэлеевского рассеяния является равенство энергий испускаемого и падающего квантов света (т.е. равенство частот падающего и рассеянного света).

Ca urmare, intensitatea de împrăștiere a luminii incidente este schimbat și J0 se caracterizează valoarea Jp. care, potrivit Rayleigh determinat prin formula

unde # 957; h - densitatea numărul fazei dispersate; V - volumul particulelor (pentru particule sferice este 4PR 3/3; r - raza particulei); # 955; - lungime de undă a luminii incidente; n1. n2 - indicii de refracție ai mediului de fază și dispersia dispersată.

Rayleigh prin dispersia luminii caracteristică a particulelor neconductoare, optic omogene și transparente (coloizilor albe). Astfel, dimensiunea particulei ar trebui să îndeplinească condiția A <0,1λ, частицы иметь изомермическую форму, а расстояние между ними должно превышать длину волны падающего света.

În condiții normale, particulele fine plutind în aer nu este vizibil, dar devine vizibilă atunci când raza solară trece într-o cameră întunecată. De fapt, ochiul uman percepe intensitatea luminii împrăștiate de particule ultrafine.

În conformitate cu ecuația Rayleigh împrăștiate intensitatea luminii depinde de densitatea numărului de particule și dimensiune ceteris paribus:

Intensitatea luminii dispersate este invers proporțională cu lungimea de undă a luminii incidente în al patrulea grad:

Lumina de lungimi de undă mai scurte este împrăștiată mai puternic. Lumina roșie este cea mai mare în gama de lungimi de undă vizibile (620-760 nm) și este împrăștiată într-o măsură mai mică. Violet lumina lungime de undă 380-450 nm; este împrăștiată mai intens decât roșu. Violet intensitate de împrăștiere a luminii de aproximativ 16 ori mai mare intensitate roșu împrăștiere a cărei lungime de undă este numai de două ori lungimea luminii violet.

Intensitatea luminii imprastiate conform ecuației tip Rayleigh lui, faza dispersată depinde de substanța n1 indicii de refracție și n2 mediu de dispersie.

Dacă indicele de refracție al materialului din care se formează faza discontinuă este o dispersie a indicelui de refracție mediu (n1 = n2), are loc împrăștierea. De exemplu, în mediu omogen, se observă împrăștierea luminii.

Indicele de refracție al aerului n1 este de 1.000, n2 apă - 1,333, astfel încât picăturile de apă din aer capabile împrăștierea luminii.

Lumina este împrăștiată în toate direcțiile, și anume, Este o mărime vectorială. Cu toate acestea, intensitatea aceeași în direcții diferite. Intensitatea luminii dispersate în spațiul poate fi reprezentat într-o diagramă vector.

Atunci când o concentrație semnificativă de particule, atunci când distanța dintre particule este mai mică decât lungimea undei luminii incidente, ecuația Rayleigh este lipsită de sens.

difuzia luminii de către sistem dispersat care constă dintr-o multitudine de particule este substanțial diferită de particule unice de împrăștiere. Această diferență se datorează interferenței între valuri împrăștiate de particule individuale, și valurile incidente; imprastiere multiple, care apare atunci când lumina este risipit printre particulele se disipează din nou alta; particule în mișcare.