Взаимодействие дисперсной системы со светом

При освещении дисперсной системы светом видимой части спектра (380—760 нм) могут происходить следующие оптические явления:

• • отражение света поверхностью частиц;
• • прохождение света через систему;
• • поглощение света;
• • рассеяние света частицами дисперсной фазы.

Отражение света поверхностью частиц происходит, но законам геометрической оптики и возможно в том случае, если размеры частиц превышают длину световой волны (а > X). В видимой части спектра (350— 750 нм) отражение наиболее характерно для грубодисперсных систем.

" Размеры частиц дисперсных систем обсуждались в подпараграфе 1.4.3.

Если частицы растворенного вещества несоизмеримо меньше длины волны, свет проходит через систему, «не замечая» частиц. Прохождение света через систему наиболее характерно для растворов низкомолекулярных веществ, а не для дисперсных систем. В дисперсных системах с невысокой концентрацией частиц доля света, проходящего через дисперсионную среду (растворитель), может быть очень значительной.

Частицы вещества могут поглощать или весь падающий свет, или его часть (часть спектра), остальную часть они отражают или рассеивают. Именно этот отраженный или рассеянный свет воспринимается наблюдателем, что в большинстве случаев и определяет окраску системы.

? ?О поглощении света и определяющейся этим окраске дисперсных систем см. в параграфе 3.4.

Рассеяние света связано с отклонением от законов геометрической оптики в неоднородных средах с частицами, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны, каковыми и являются высокои среднедисперсные системы, а также молекулы высокомолекулярных соединений.

• ? ?О рассеянии света см. в параграфе 3.2.
• ?? Теория рассеяния света описана в параграфе 3.3.

Таким образом, в высокои среднедисперсных системах и в растворах ВМС падающий свет распределяется на три части: поглощенный, рассеянный и прошедший (рис. 3.1), что можно выразить через величины интенсивности соответствующих световых потоков:

где интенсивность светового потока I [Дж/(м² • с)] — световая энергия, падающая на единицу поверхности за единицу времени.

Доля проходящего света /_пр будет уменьшаться за счет света поглощенного /_погл и рассеянного /_рас.

Оптические свойства высокои среднедисперсных систем и растворов ВМС отличаются как от свойств грубодисперсных систем, так и от свойств истинных растворов низкомолекулярных веществ, и эти отличия в первую очередь связаны с рассеянием света. Наиболее характерными их проявлениями являются опалесценция, эффект Тиндаля, а также окраска дисперсной системы, которая определяется поглощением и рассеянием света.

Рис. 3.1. Взаимодействие света с высокодисперсной системой.

• ?? Явление опалесценции и эффект Тиндаля описаны в параграфе 3.2.
• ? ?Об окраске дисперсных систем см. в параграфах 3.3 и 3.4.

На явлении рассеяния света основан ряд оптических методов изучения свойств высокодисперсных систем и растворов ВМС, частицы которых не видны в обычный оптический микроскоп (нефелометрия, ультрамикроскопия).

• ?? Об оптических методах изучения дисперсных систем см. в параграфе 3.5.
• ? ?О растворах ВМС подробнее см. в параграфе 9.2.

Резюме

При освещении дисперсной системы светом видимой масти спектра может происходить отражение света поверхностью частиц, прохождение света через систему, поглощение и рассеяние света.