溶胶的光学性质课件.ppt
溶胶：分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散介质粒子粒径在1-100nm之间的分散系。,logo,分类：按照分散剂状态不同分为：气溶胶以气体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。液溶胶以液体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。固溶胶以固体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。,溶胶,光学性质,Tyndall（丁达尔）效应 光散射现象 Rayleigh（瑞利）公式 乳光计原理 浊度 超显微镜,丁达尔效应,1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看到一个发光的圆锥体，这就是Tyndall效应。其他分散体系也会产生一点散射光，但远不如溶胶显著。,Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。,光通过不同分散相的现象（1）当光束通过粗分散系统，由于分散相的粒子大于入射光的波长，主要发生反射或折射现象，使系统呈现混浊。（2）当光速通过胶体溶液，由于分散相粒子的半径一般在1100nm之间，小于入射光的波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱，出现丁达尔现象。（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。Tyndall效应实际上已成为判别溶胶与分子溶液的最简便的方法。,光散射现象,当光束通过分散体系时，一部分自由地通过，一部分被吸收、反射或散射。可见光的波长约在400700 nm之间。（1）当光束通过粗分散体系，由于粒子大于入射光的波长，主要发生反射，使体系呈现混浊.（2）当光束通过胶体溶液，由于胶粒直径小于可见光波长，主要发生散射，可以看见乳白色的光柱（3）当光束通过分子溶液，由于溶液十分均匀，散射光因相互干涉而完全抵消，看不见散射光。,光散射现象,左：胶体 丁达尔效应,右：粗分散相 光的散射,自然界中的光散射现象,蓝天、白云、晓霞、彩虹、雾中光，曙光的传播等等常见的自然现象中都包含着光的散射现象。,互动提问,各位大哥哥姐姐，麻烦帮我解释一下天空为神马是蓝色的？,点此获知答案,光散射的本质,光是一种电磁波，照射溶胶时，分子中的电子分布发生位移而产生偶极子，这种偶极子像小天线一样向各个方向发射与入射光频率相同的光，这就是散射光。分子溶液十分均匀，这种散射光因相互干涉而完全抵消，看不到散射光。溶胶是多相不均匀体系，在胶粒和介质分子上产生的散射光不能完全抵消，因而能观察到散射现象。,瑞利散射,瑞利散射 关于光散射的科学观察约从19世纪中叶开始,其中J.廷德耳(1869)的工作有重要作用,因此也常把光的散射现象称为廷德耳效应。这之后，瑞利于1871年假设物质中存在着远小于波长的微粒而导出了散射现象的规律，可以很好地解释天空的蓝色和落日的红色。这种散射光的频率与入射光相同，散射光的光强度与入射光的波长四次方成反比,且各方向的散射光强是不一样的称为瑞利散射。,Rayleigh（瑞利）公式,1871年，Rayleigh（瑞利）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,乳光剂原理,请输入内容,当分散相和分散介质等条件都相同时，Rayleigh公式可改写成：,当入射光波长不变，,代入上式可得：,保持浓度相同，,保持粒子大小相同,如果已知一种溶液的散射光强度和粒子半径（或浓度），测定未知溶液的散射光强度，就可以知道其粒径（或浓度），这就是乳光计。,浊度（turbidity）,超显微镜的特点,普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在200 nm以上的粒子，所以看不到胶体粒子。,超显微镜分辨率高，可以研究半径为5150 nm的粒子。但是，超显微镜观察的不是胶粒本身，而是观察胶粒发出的散射光。是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一。,超显微镜,亦称暗视野显微镜。超过普通光学显微镜的析像能力，能观察到0.0040.2 微米微粒子的光学显微镜。由于特别设计的遮光板，各种型号的聚光镜与数值孔径小的物镜或限制式物镜的配合，遮断了直接照明光，只观察到碰上微粒子后的反射光或散射光。能看到生物的细微结构或胶体粒子的存在。另外还有在显微镜的光轴上直角地将微光束直接照射到实验材料上的方法。,超显微镜的类型,1.狭缝式 照射光从碳弧光源射击，经可调狭缝后，由透镜会聚，从侧面射到盛胶体溶液的样品池中。,超显微镜的目镜看到的是胶粒的散射光。如果溶液中没有胶粒，视野将是一片黑暗,超显微镜的类型,2.有心形聚光器 这种超显微镜有一个心形腔，上部视野涂黑，强烈的照射光通入心形腔后不能直接射入目镜，而是在腔壁上几经反射，改变方向，最后从侧面会聚在试样上。,目镜在黑暗的背景上看到的是胶粒发出的的散射光。,超显微镜的用途,从超显微镜可以获得哪些有用信息？,（1）可以测定球状胶粒的平均半径。,（2）间接推测胶粒的形状和不对称性。例如，球状粒子不闪光，不对称的粒子在向光面变化时有闪光现象。,（3）判断粒子分散均匀的程度。粒子大小不同，散射光的强度也不同。,（4）观察胶粒的布朗运动、电泳、沉降和凝聚等现象。,谢谢,
