溶膠的光學(xué)性質(zhì)課件

1、l 溶膠：分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散介質(zhì)粒子粒徑在1-100nm之間的分散系。logol 分類： 按照分散劑狀態(tài)不同分為： 氣溶膠以氣體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣相、液相或固相。 液溶膠以液體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣相、液相或固相。 固溶膠以固體作為分散介質(zhì)的分散體系。其分散相可以是氣相、液相或固相。 溶膠溶膠光學(xué)性質(zhì) Tyndall（丁達(dá)爾）效應(yīng) 光散射現(xiàn)象 Rayleigh（瑞利）公式 乳光計(jì)原理 濁度 超顯微鏡丁達(dá)爾效應(yīng) 1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會(huì)聚光通過溶膠，從側(cè)面（即與光束垂直的方向）可以看到一個(gè)發(fā)光的圓錐體，這就是Tyn

2、dall效應(yīng)。其他分散體系也會(huì)產(chǎn)生一點(diǎn)散射光，但遠(yuǎn)不如溶膠顯著。 Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。l 光通過不同分散相的現(xiàn)象 （1）當(dāng)光束通過粗分散系統(tǒng)，由于分散相的粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射或折射現(xiàn)象，使系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁。 （2）當(dāng)光速通過膠體溶液，由于分散相粒子的半徑一般在1100nm之間，小于入射光的波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱，出現(xiàn)丁達(dá)爾現(xiàn)象。 （3）當(dāng)光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。l Tyndall效應(yīng)實(shí)際上已成為判別溶膠與分子溶液的最簡便的方法。光散射現(xiàn)象 當(dāng)光束通過分散體系時(shí)，一部分自

3、由地通過，一部分被吸收、反射或散射。可見光的波長約在400700 nm之間。 （1）當(dāng)光束通過粗分散體系，由于粒子大于入射光的波長，主要發(fā)生反射，使體系呈現(xiàn)混濁. （2）當(dāng)光束通過膠體溶液，由于膠粒直徑小于可見光波長，主要發(fā)生散射，可以看見乳白色的光柱 （3）當(dāng)光束通過分子溶液，由于溶液十分均勻，散射光因相互干涉而完全抵消，看不見散射光。 光散射現(xiàn)象 左：膠體 丁達(dá)爾效應(yīng)右：粗分散相 光的散射自然界中的光散射現(xiàn)象l 藍(lán)天、白云、曉霞、彩虹、霧中光，曙光的傳播等等常見的自然現(xiàn)象中都包含著光的散射現(xiàn)象。 互動(dòng)提問各位大哥哥姐姐，麻煩幫我解釋一下天空為神馬是藍(lán)色的？光散射的本質(zhì) 光是一種電磁波，照射

4、溶膠時(shí)，分子中的電子分布發(fā)生位移而產(chǎn)生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個(gè)方向發(fā)射與入射光頻率相同的光，這就是散射光。 分子溶液十分均勻，這種散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。 溶膠是多相不均勻體系，在膠粒和介質(zhì)分子上產(chǎn)生的散射光不能完全抵消，因而能觀察到散射現(xiàn)象。瑞利散射l 瑞利散射 關(guān)于光散射的科學(xué)觀察約從19世紀(jì)中葉開始,其中J.廷德耳(1869)的工作有重要作用,因此也常把光的散射現(xiàn)象稱為廷德耳效應(yīng)。這之后，瑞利于1871年假設(shè)物質(zhì)中存在著遠(yuǎn)小于波長的微粒而導(dǎo)出了散射現(xiàn)象的規(guī)律，可以很好地解釋天空的藍(lán)色和落日的紅色。這種散射光的頻率與入射光相同，散射光的光強(qiáng)度與入射光的波長四次

5、方成反比, 且各方向的散射光強(qiáng)是不一樣的稱為瑞利散射。Rayleigh（瑞利）公式 1871年，Rayleigh（瑞利）研究了大量的光散射現(xiàn)象，對于粒子半徑在47nm以下的溶膠，導(dǎo)出了散射光總能量的計(jì)算公式，稱為Rayleigh公式：222222122212424()2A VnnInn式中：A 入射光振幅， 單位體積中粒子數(shù) 入射光波長， 每個(gè)粒子的體積 分散相折射率， 分散介質(zhì)的折射率1n2nV乳光劑原理請輸入內(nèi)容請輸入內(nèi)容 當(dāng)分散相和分散介質(zhì)等條件都相同時(shí)，Rayleigh公式可改寫成：42VKI 當(dāng)入射光波長不變， ， ，)/(Vc334rV3IKcr代入上式可得：323121rrII

6、保持濃度相同，2121ccII 保持粒子大小相同如果已知一種溶液的散射光強(qiáng)度和粒子半徑（或濃度），測定未知溶液的散射光強(qiáng)度，就可以知道其粒徑（或濃度），這就是乳光計(jì)。濁度（turbidity ）超顯微鏡的特點(diǎn) 普通顯微鏡分辨率不高，只能分辨出半徑在200 nm以上的粒子，所以看不到膠體粒子。 超顯微鏡分辨率高，可以研究半徑為5150 nm的粒子。但是， 超顯微鏡觀察的不是膠粒本身，而是觀察膠粒發(fā)出的散射光。是目前研究憎液溶膠非常有用的手段之一。超顯微鏡l 亦稱暗視野顯微鏡。超過普通光學(xué)顯微鏡的析像能力，能觀察到0.0040.2 微米微粒子的光學(xué)顯微鏡。由于特別設(shè)計(jì)的遮光板，各種型號(hào)的聚光鏡與數(shù)

7、值孔徑小的物鏡或限制式物鏡的配合，遮斷了直接照明光，只觀察到碰上微粒子后的反射光或散射光。能看到生物的細(xì)微結(jié)構(gòu)或膠體粒子的存在。另外還有在顯微鏡的光軸上直角地將微光束直接照射到實(shí)驗(yàn)材料上的方法。超顯微鏡的類型 1. 狹縫式 照射光從碳弧光源射擊，經(jīng)可調(diào)狹縫后，由透鏡會(huì)聚，從側(cè)面射到盛膠體溶液的樣品池中。 超顯微鏡的目鏡看到的是膠粒的散射光。如果溶液中沒有膠粒，視野將是一片黑暗超顯微鏡的類型 2. 有心形聚光器 這種超顯微鏡有一個(gè)心形腔，上部視野涂黑，強(qiáng)烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經(jīng)反射，改變方向，最后從側(cè)面會(huì)聚在試樣上。目鏡在黑暗的背景上看到的是膠粒發(fā)出的的散射光。超顯微鏡的用途從超顯微鏡可以獲得哪些有用信息？（1） 可以測定球狀膠粒的平均