Явление рассеяния света

Явление рассеяния света коллоидными системами наблюдал еще Фарадей (1857), исследовавший золи золота. Тиндаль установил, что светорассеяние удобно наблюдать на темном фоне при пропускании пучка света через золь сбоку. Особенно четко оно заметно при фокусировании света внутри коллоидной системы, когда образуется светящийся конус (конус Тиндаля). Само это явление часто называют эффектом Тиндаля. В дальнейшем было установлено, что светорассеяние не является особенностью гетерогенно-дисперсных систем. В совершенно однородной среде свет не должен рассеиваться. В соответствии с принципом Гюйгенса каждую точку среды, до которой дошел волновой фронт, можно рассматривать как новый источник колебаний. Эти вторичные колебания усиливают друг друга в направлении распространения волны и гасятся в других направлениях. Рассматривая таким образом распространение волнового фронта, можно заключить, что в однородной изотропной среде он всегда остается геометрически подобным себе, например, плоская волна будет оставаться плоской. Если же на пути распространения плоской волны появляется местная неоднородность (с другим показателем преломления), то каждая точка неоднородности станет самостоятельным центром колебаний. Возникает фронт волны, направление которого меняется и зависит от размера неоднородности. Если размер неоднородности значительно больше длины волны, то, в основном, наблюдается отражение по соответствующим законам. При длине волны больше размера неоднородности, колебание рассеивается по всем направлениям. В этом случае колебания, исходящие от каждой точки неоднородности, не имеют определенных разностей фаз и более или менее усиливают друг друга во всех направлениях. Так возникает рассеяние света во все стороны. Рассеяние возможно только тогда, когда неоднородности находятся на расстояниях друг от друга больших, чем длина волны. Сами же неоднородности должны иметь размеры меньше длины волны. Голубоватое свечение дисперсных систем, являющееся следствием светорассеяния называется опалесценцией.

Теория светорассеяния для сферических, непоглощающих света частиц, была развита Рэлеем [1].

Закон Рэлея

Согласно теории, развитой Рэлеем, предполагается, что сферические частицы в дисперсной системе находятся настолько далеко друг от друга, что можно пренебречь вторичным рассеянием, и поэтому интенсивность рассеянного света пропорциональна числу частиц в единице объема, или численной концентрации дисперсной системы v. Формула Рэлея для интенсивности света I_р, рассеянного единицей объема дисперсной системы со сферическими частицами, значительно меньшими длины волны падающего света (не более 0,1 ) на расстоянии R от частиц в направлении, составляющим угол с направлением распространения излучения, имеет вид

, (3.1)

где I₀ — интенсивность падающего света.

Функция от показателей преломления F определяется соотношением

. (3.2)

Отсюда следует, что рассеяние может отсутствовать и в неоднородной среде, если показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды одинаковы [2].

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: