Оптические свойства коллоидных систем

 

 

Для коллоидных систем характерно матовое (обычно голубоватое) свечение, которое можно наблюдать на темном фоне при пропускании через них пучка света. Это свечение называется опалесценцией. С опалесценцией связано характерное для коллоидных систем явление – эффект Тиндаля: при пропускании пучка света через коллоидный раствор с направлений, перпендикулярных лучу, наблюдается образование в растворе светящегося конуса.

Явление опалесценции связано с тем, что коллоидные частицы рассеивают свет. Рассеянный голубоватый свет можно наблюдать сбоку на темном фоне по всем направлениям от возбуждающего луча света. При поглощении кванта света в частицах диэлектриков возникают индуцированные диполи, становящиеся новыми источниками излучения, и рассеянный свет испускается в разных направлениях.

От чего зависит интенсивность рассеянного света?

Рассеяние света тем значительнее, чем крупнее частицы, т.е. зависит от объема коллоидной частицы V. На интенсивность рассеяния света оказывает влияние его длина волны. Преимущественно рассеивается коротковолновое излучение (интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна длине волны возбуждающего света в четвертой степени l4). Поэтому при освещении белым светом, который можно рассматривать как смесь лучей различной длины волны, рассеянный свет богаче коротковолновым излучением, а прошедший через коллоидную систему - длинноволновым. Интенсивность рассеянного света находится в прямой зависимости от разности показателей преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды (nдисп фазы – nдисп. cреды). (Рассеяние всегда связано с оптическими неоднородностями среды). При равенстве показателей преломления система практически не рассеивает свет. И, наконец, интенсивность рассеянного света прямо пропорциональна концентрации коллоидных частиц С. Последнее относится только к области небольших концентраций.

Все эти характеристики коллоидного раствора связаны в уравнении Рэлея, которое описывает процесс дифракционного светорассеяния на частицах, размер которых значительно меньше длины волны.

 

 

Здесь I - интенсивность рассеянного единицей объёма света с числом частиц в единице объёма ν, объёмом частицы V, длиной волны λ и амплитудой А падающего излучения и показателями преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды n1 и n2 соответственно.

На явлении рассеяния основаны методы наблюдения за поведением коллоидных систем - определение их концентрации, размеров и форм частиц. Приборы, для определения концентрации коллоидных частиц носят название нефелометров.