第3章 光学性质.ppt

第3章　光学性质 Optical properties §3-1　光学和电子显微技术 　　　　Optical and electron microscopy §3-2　光散射 　Light scattering 　　溶胶的光学性质是其高度分散性和不均匀性 的反映。通过光学性质的研究，不仅可以解释溶胶 系统的一些光学现象，而且还能使我们直接观察到 胶粒的运动，对确定胶粒的大小和形状具有重要 意义。 分辨率－观察时能分清两个点的中心距离的最小尺寸。  　　可见光的波长范围约在380nm到780nm之间。在一般的 估算中，使用500nm的入射光，　近似按　　计算。 　　 　　透射电子显微镜是以电子束透过样品，经过聚焦与放大 后所产生的物像， 投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。 　　 透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为 几万～几十万倍。 适用于测量直径约为1～500nm的质点。　　 　　 　　　扫描电子显微镜是使用一中等能量的微电子束，以一连串平等的轨迹对样品进行扫描，与样品相互作用，从而产生各种不同的信号，显示在荧光屏上和照相底板上。 　　　一般用来观察样品表面的形貌特征。 　　　分辨率约5nm，放大率一般十几倍到几十万倍 。 　　 　　　暗场照明对检测、计数和研究悬浮质点的运动是一项 特别有用的技术。在一个普通显微镜的侧面装有一个照明系 统，光线不能直接进入物镜（背景是黑的），只有被研究样 品散射的光才能进入。　　　 超显微镜的类型 §3-2　光散射 一、丁达尔效应－浊度 　丁达尔效应 　　　当一束光线透过胶体，从入射光的垂直方向可以观察到胶体里出现的一条光亮的“通路”，这种现象叫丁达尔现象，也叫丁达尔效应。 Tyndall效应 Tyndall效应 　　其他分散体系也会产生这种现象，但是远不如溶胶显著。 二、散射光的测量 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：A 入射光振幅， 　　　单位体积中粒子数 　　入射光波长， 　　　每个粒子的体积 　　分散相折射率， 　　　分散介质的折射率 Rayleigh公式 三、小质点散射 从Rayleigh公式可得出如下结论： 　（1）散射光总能量与入射光波长的4次方成反比。即入射光波长愈短，散射愈显著。所以可见光中，蓝、紫色光散射作用强。 　（4）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。 　（3）散射光强度与粒子体积的平方成正比。 　（2）散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。 三、小质点散射 I0 I ∝1/λ4 透射光650nm 散射光450nm 溶胶 入射光380~780nm 　　注意： Rayleigh公式不适用于金属溶胶，因金属溶胶不仅有散射作用，而且还有吸收作用。 三、小质点散射 晴天天空呈蓝色 日出 日落 * * 第3章　光学性质 §3-1　光学和电子显微技术 为入射光波长，n为物体和物镜间介质的折射率， 为角孔径（物镜对物体所形成的张角的一半）， 　　 为给定浸没介质下物镜的数值孔径。 一、光学显微镜　分辨率 分辨率　用公式表示为： 在空气中（n=1） 在水中（n=1.333） 在油中（n=1.575） 　　光学显微镜的分辨率约为200nm，因而不能直接用来观察 胶体微粒。 一、光学显微镜　分辨率 420 420～380 紫（Violet） 470 470～420 蓝（Blue） 500 500～470 青（Cyan） 550 570～500 绿（Green） 580 600～570 黄（Yellow） 620 630～600 橙（Orange） 700 780～630 红（Red） 代表波长 波长λ（nm) 光色 可见光波长 一、光学显微镜　分辨率 颜色环 一、光学显微镜　分辨率 　　放大率是指人眼可分辨的最小距离（0.2mm）与所用 显微镜的分辨率之比。放大率≠分辨率 　　普通光学显微镜的最大放大率约为2500倍，即使使用 波长更短的紫外线，也只能提高到3500倍。 　　电子显微镜是以电子束为光源，电子的波长大约是可 见光的波长的十万分之一，这样可大大提高分辨率。 　　其放大率一般可达25～30万倍，甚至50万倍。 　　因此，利用电子显微镜可以直接观察到胶粒的大小和 形状。 　　除此之外，暗场显微技术也得到应用，它能使观察所 需的最小对比度大大降低。 一、光学显微镜　分辨率 二、透射电子显微镜　 三、扫描电子显微