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1、溶胶的光学性质,一.丁铎尔效应,当一束强烈的光线射入溶胶后，在入射光的垂直方向或溶胶的侧面可以看到一发光的圆锥体（如图13-13所示）。这种被丁铎尔(Tyndall)首先发现的现象称为“丁铎尔效应“。,光束投射到分散系统上，可以发生光的吸收、反射、散射或折射。当入射光的频率与分子的固有频率相同时，则分生光的吸收；但光束与系统不发生任何相互作用时，则透过；当入射光的波长小于分散相粒子的尺寸时，则发生光的反射；若入射光的波长分散相的尺寸时，则发生光的散射现象。 可见光的波长在400700nm的范围，一般胶粒的尺寸为11000nm，当可见光束投射于溶液时，如粒子的直径小于可见光的波长，则发生光的散射
2、现象。,光是一种光磁波，其振动的频率很高，光的照射相当于外加电磁场作用义胶粒，使围绕分子或原子运动的电子产生被迫振动，这样被光照射的微小晶体上的每个分子，便以一次级光源的形式，向西面八方辐射出于入射光相同频率的次级光波，由此可见，产生丁铎尔相应的实质是光的散射。,清晨，在茂密的树林中，常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱，类似这种自然界的现象，也是丁铎尔现象。这是因为云，雾，烟尘也是胶体，只是这些胶体的分散剂是空气，分散质是微小的尘埃或液滴。,实例：树林中的丁铎尔现象,二.瑞利公式,假设粒子的尺寸远小于入射光的波长时，可把粒子视为点光源，可以不考虑各个粒子散射光之间的相互作用。当入射光为非偏振
3、光时单位体积夜溶胶的散射光强度I可近似地用下列公式表示：,式中 Io 及分别为入射光的强度及波长；V 为每个分散质粒子的体积； 为粒子的数密度；n 及 n 分别为分散质及分散介质的折射率； 为散射角，即观察的方向与入射光方向间的夹角；l 为观察者与散射中心的距离。由公式可知： (1)散射强度与粒子大小成正比。 (2)分散质与分散介质的折射率相差愈小，散射愈弱。 3)散射强度与入射光波长的四次方成反比。,（4）散射光强度与子的数密度成正比 由于丁铎尔效应是胶粒对光散射作用的宏观表现，因此，可用它来鉴别真溶液，大分子溶液和溶胶。 真溶液：由于粒子很小，散射光极弱。 大分子溶液：虽然粒子大小与溶胶粒
4、子大小相近，但由于它是均相体系，分散质与分散介质间的折射率相差很小，因此，丁铎尔效应远比非均相的憎液溶胶弱。,可见：憎液溶胶的丁铎尔现象十分明显；大分子溶液则较弱；而真溶液则弱到难以觉察。 由于一般的粗分散体系的粒子尺寸大于入射光的波长，不能产生光散射。因此，利用丁铎尔效应也可鉴别分散体系的种类。,实例：为什么晴朗的天空呈蓝色？为什么雾天行驶的车辆必须用黄色灯？ 从瑞利散射公式可知，散射强度与入射光的波长四次方成反比，即波长越短的光散射越多。在可见光中，蓝色光的波长较红光和黄色光的波长短，因此，大气层这个气溶胶对蓝色光产生强烈的散射作用，而波长较长的黄色光则被散射少而透过的多。这就是为什么万里
5、晴空呈现蔚蓝色和雾天行驶的汽车必须用黄色灯的原因。,三.超显微镜与粒子大小的近似值测定,超显微镜是根据丁铎尔效应，用来观察溶胶粒子的存在和运动的一种显微镜。它可以观察普通显微镜观察不到的溶胶粒子，其结构和光路示意图如图所示。,与普通显微镜不同，超显微镜是在垂直于入射光的方向上进行观察，因此可以看到黑暗背景中因胶粒光散射作用而呈现的发光点。应当指出，在超显微镜下看到的不是粒子本身的大小，而是其散射光。 可利用超显微镜来估算胶体粒子的平均大小。通过缝隙的调节可得到光束的高度计宽度，结合样品的厚度，即可算出产生光散射的溶胶的体积。,在超显微镜下直接数出该体积中含有的粒子数，即可得到粒子的数浓度。再设粒子半径为r，密度为的圆球，则每个粒子的质量m可用右式表示：设单位体积的溶胶中所含分散质的质量为PB,则每个胶体粒子的质量为PB/C,粒子的半径为,本次演讲到此结束 谢谢！,
