溶膠的光學性質課件

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。 溶膠溶膠光學性質 Tyndall（丁達爾）效應 光散射現(xiàn)象 Rayleigh（瑞利）公式 乳光計原理 濁度 超顯微鏡丁達爾效應 1869年Tyndall發(fā)現(xiàn)，若令一束會聚光通過溶膠，從側面（即與光束垂直的方向）可以看到一個發(fā)光的圓錐體，這就是Tyn

2、dall效應。其他分散體系也會產生一點散射光，但遠不如溶膠顯著。 Tyndall效應實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)丁達爾現(xiàn)象。 （3）當光束通過分子溶液，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效應實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 當光束通過分散體系時，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 丁達爾效應右：粗分散相 光的散射自然界中的光散射現(xiàn)象l 藍天、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。 互動提問各位大哥哥姐姐，麻煩幫我解釋一下天空為神馬是藍色的？光散射的本質 光是一種電磁波，照射

4、溶膠時，分子中的電子分布發(fā)生位移而產生偶極子，這種偶極子像小天線一樣向各個方向發(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，在膠粒和介質分子上產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 關于光散射的科學觀察約從19世紀中葉開始,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。這之后，瑞利于1871年假設物質中存在著遠小于波長的微粒而導出了散射現(xiàn)象的規(guī)律，可以很好地解釋天空的藍色和落日的紅色。這種散射光的頻率與入射光相同，散射光的光強度與入射光的波長四次

5、方成反比, 且各方向的散射光強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，導出了散射光總能量的計算公式，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， 每個粒子的體積 分散相折射率， 分散介質的折射率1n2nV乳光劑原理請輸入內容請輸入內容 當分散相和分散介質等條件都相同時，Rayleigh公式可改寫成：42VKI 當入射光波長不變， ， ，)/(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度和粒子半徑（或濃度），測定未知溶液的散射光強度，就可以知道其粒徑（或濃度），這就是乳光計。濁度（turbidity ）超顯微鏡的特點 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。超過普通光學顯微鏡的析像能力，能觀察到0.0040.2 微米微粒子的光學顯微鏡。由于特別設計的遮光板，各種型號的聚光鏡與數(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。能看到生物的細微結構或膠體粒子的存在。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驗材料上的方法。超顯微鏡的類型 1. 狹縫式 照射光從碳弧光源射擊，經可調狹縫后，由透鏡會聚，從側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心形腔，上部視野涂黑，強烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目鏡，而是在腔壁上幾經反射，改變方向，最后從側面會聚在試樣上。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