光散射现象Tyndall效应.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4,溶胶的光学性质,光散射现象,Tyndall,效应,Rayleigh,公式,乳光计原理,浊度,超显微镜,光散射现象,当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在,400700 nm,之间。,（,1,）当光束通过,粗分散体系,，,由于粒子大于入射光的波长，主要发生,反射,，使体系呈现混浊。,（,2,）当光束通过,胶体溶液,，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生,散射,，可以看见乳白色的光柱。,（,3,）当光束通过,分子溶液,，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消看不见散射光,。,Tyndall,效应,Tyndall,效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。,可用来观察溶胶粒子的运动以及测定大小和形状。,1869,年,Tyndall,发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是,Tyndall,效应,。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。,溶胶,Rayleigh,公式,1871,年，,Rayleigh,研究了大量的光散射现象,，对于粒子半径在,47nm,以下的溶胶，导出了散射光总能量的计算公式，称为,Rayleigh,公式：,式中：,I,0,入射光强,入射光波长,n,1,，,n,2,为分散介质和分散相的折射率,单位体积内的粒子数,V,单个粒子的体积。,适用条件：粒子小于入射光波长，非导电的球形粒子，粒子间的距离大，没有相互作用。,说明：,1.,散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。入,射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、,紫色光散射作用强。,日光中，短,：,蓝光，紫光,侧面,可见,蓝紫光,长,的有：红光，黄光,透过光,呈,红橙色,。,2.,分散相与分散介质的折射率相差愈显著，则散射作,用亦愈显著。,对于溶胶，是非均相，,n,相差大，就强；而真溶液（大分子溶液）为均相，就弱。,3.,散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。应用此原理，可制成乳光计，用已知浓度去求未知胶体溶液的浓度。,照射光从碳弧光源射击，经可调狭缝后，由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液的样品池中。,超显微镜的目镜看到的是胶粒的,散射光,。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗。,3,、超显微镜和粒子大小的测定,超显微镜,(,ultramicroscope,),光源,狭缝,样品池,显微镜,狭缝式超显微镜：光源射出的光经可调狭缝后，由透镜会聚，从侧面射向样品池中的胶体溶液，可观察胶体粒子散射的光线。,暗视野超聚光器,原理上，暗视野超聚光器是将从显微镜反光镜来的光线，通过环形缝隙进入聚光器，在聚光器内几经反射，最后从侧面射到样品池上，这样就呈现为暗背景测光照射的情况。,超显微镜的特点,普通显微镜,分辨率不高，只能分辨出半径在,200 nm,以上,的粒子，所以看不到胶体粒子。,超显微镜,分辨率高，可以研究半径为,5150 nm,的粒子。但是，超显微镜观察的不是胶粒本身，而是观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一。,d=,/(2nsin),从超显微镜可以获得哪些有用信息？,（,1,）可以测定球状胶粒的,平均半径,。,（,2,）间接推测胶粒的,形状,和,不对称性,。例如，球状,粒子不闪光，不对称的粒子在向光面变化时有,闪光现象。,（,3,）判断粒子,分散均匀的程度,。粒子大小不同，散,射光的强度也不同。,（,4,）观察胶粒的,布朗运动,、,电泳,、,沉降,和,凝聚,等,现象。,粒子大小的测定,设某溶胶浓度为,c,（,kg/L),，,用超显微镜测出该溶胶,V,体积内含有,个粒子，则每个粒子质量为,cV/,，,若粒子半径为,r,，,密度为,，,则有：,4,电子显微镜,显微镜分辨率,d=,/(2nsin),，,人眼分辨率,210,-4,m,。,1,、,光学显微镜：与光的波长有关，最短到紫外，可放大到,3500,倍；,2,、电子显微镜：与电子波的波长有关，而此波长又与加速电位差有关，可调，,可达到可见光的十万分之一，这样可放大到几十万倍。,