胶体的光学性质课件.ppt

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1、第四章溶胶的光学性质1光散射现象2光散射的本质3Tyndall效应4Rayleigh公式乳光计原理5超显微镜1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400~700nm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。2光散射的本质光是一种电磁

2、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。3Tyndall效应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。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

3、产生一点散射光，但远不如溶胶显著。4Rayleigh公式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，导出了散射光强度I的计算公式，称为Rayleigh公式：式中：C单位体积中粒子数，V每个粒子的体积λ入射光波长，l观察者与散射中心的距离n分散相折射率，n0分散介质的折射率I0入射光强度，α散射角4Rayleigh公式从Rayleigh公式可得出如下结论：2.散射光总能量与入射光波长的四次方成反比。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。3.分

4、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。4.散射光强度与单位体积中的粒子数成正比。1.散射光强度与每个粒子体积的平方成正比。乳光计原理当分散相和分散介质等条件都相同时，Rayleigh公式可改写成：保持粒子数密度相同，保持粒子大小相同代入上式可得：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。5超显微镜的特点及粒子大小的近似测定普通显微镜分辨率不高，只能分辨出半径在200nm以上的粒子，所以看不到胶体粒子。超显微镜分辨率高

5、，可以研究半径为5~150nm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。假设胶粒为圆球，半径为r，密度为ρ，质量m由数密度求出，则从超显微镜可以获得的有用信息：（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。5超显微镜的特点及粒子大小的近似测定超显微镜

6、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。胶体的光与色不同大小粒子银溶胶的颜色不同大小金溶胶对光的吸收银原子胶体的吸收光谱与颗粒尺寸的关系电子能谱分析方法的比较扫描隧道显

7、微镜原理图扫描隧道显微镜所给出的一些图像原子力显微镜原理图