重庆交通大学表面物理化学.ppt

　　与测量质点大小的其他技术相比，光散射法有下列优点： 　　（1）计数是绝对的，不需要定标； 　　（2）测量几乎是立刻完成的，宜于作快速研究； 　　（3）通常对所研究的体系不产生明显的干扰； 　　（4）测量所涉及的质点数很多，故对多分散体系样品的取样代表性强。 二、散射光的测量 　　光散射理论 　　由单个质点引起的光散射可分为三类： 　　（1）瑞利（Rayleigh）散射——散射质点小到足以作为散射光的点光源； 　　（2）德拜（Debye）散射——散射质点大，但与分散介质的折射率差别小； 　　（3）米（Mie）散射——散射质点大，而且与分散介质的折射率差别显著。 　　 二、散射光的测量 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 防雾灯用黄色 I —— 散射光强度； l ——观察者与散射中心的距离； 　V ——每个分散相粒子的体积；C —— 单位体积的粒子数； 　n，n0——分别为分散相及分散介质的折射率； 　 I0——入射光强度; ? ——入射光波长； α——散射角。 　　实际上散射光在各个方向上的强度是不同的。细小粒子 各方向的散射光强度或用下式表示： 三、小质点散射 　　假若散射光源互相靠近并且有规则地分开，散射光波就 存在着规则的相位关系（相干散射），从而发生近于完全的 “相消干涉”，即所产生的散射光强几乎为零。 　　当散射光源是无规地，如气体、纯液体、稀溶液或分散 体系，它们之间没有明确的相位关系（不相干散射），故散 射光波间的“相消干涉”是不完全的。 　　 四、质点间的干扰 　　在散射光源互不干扰的体系中，散射光波间相消或相长 干涉的几率是相等的，散射波的振幅加强或抵消也是无规的。 　　总散射光的振幅正比于散射质点数的平方根。因为光强 与其振幅的平方成正比，所以散射光的总强度与质点数也成 正比。 四、质点间的干扰 　　散射光的总强度正比于分散相的浓度与质量的乘积c·m。　 　　涨落理论，把散射光看作是浓度涨落现象的结果，由于 分子无规运动而造成折射率的变动。 　　德拜导出： 质均分子量 五、光散射法测定相对分子量 　　 　　当质点有一个以上的线度超过　　时，这样的质点不能看作散射光的点光源。此时必须考虑在同一个质点的不同部位上产生的散射光的相消干涉。 　　1908年G.米提出球形大质点的散射理论。这个理论除了考虑偶极矩外，还考虑了大质点中多极电矩与磁矩的辐射。 六、大质点散射 　　 　　end 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 第3章　光学性质 　　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。 §3-1　光学和电子显微技术 分辨率－观察时能分清两个点的中心距离的最小尺寸。 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：  　　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。 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