溶胶的光学性质

1、2-2 溶胶的光学性质,溶胶的光学性质是其高度分散性和不均匀性特点的反映.,一 、光散射特性 、Yndall效应（T铎尔） 晴朗的早晨站在户外，可以看到天空总是蔚蓝的，这是由于从一个方向射入大气层的阳光，被空气（气溶胶）分子 散射到各个方向。 ,一束会聚的光通过溶液,从侧面（与光束垂直的方向）看到一个发光的圆锥体,以上是Tyndail的发现，称为Tyndail效应。其他分散体系也会产生这种现象，但远不如溶胶显著。 Tyndail效应是判别溶胶与真溶液的最简便方法。,2 、 Tyndail效应原理 当光线射入分散体系时能发生两种情况： 分散相粒子直径入射光时,主要发生反射或折射现象。粗分散体系就

2、属于这种情况 分散相粒子直径入射光时，主要发生,3 、瑞利公式（RayLligh） RayLligh研究了散射作用得出，对于单位体积的光波研究体系，他所散射出来的光能总量为,瑞利（Rayleigh）公式,Rayleigh研究了大量的光散射现象，对于粒子半径在47 nm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,瑞利公式适用于粒子不导电并且半径47nm的体系。从瑞利公式可以得出以下几个结论： 所以 越短，散射越多。 例1 入射光为白光时，蓝紫部分的散射最强，天为蓝色

3、的。 (观察散射光尽量用短波长的光,观察透过光,尽量用长波长的光) 例2 旋光仪测量旋光度应用钠光,是因为钠光为黄色,散射作用较弱., 例如粒子大小相近的蛋白质溶液与BaSO4溶胶(或S溶胶)相比,后者的散射作用更强.,若分散相的粒子密度为,浓度为c ,则,当其他条件相同时,瑞利公式变为:,若假定粒子为球形,即 ,代入上式得:,若比较上述两份相同物质所形成溶胶的散射光强度,就可以得知其粒子的大小或浓度的相对比值. 若其中一份的浓度已知,则可以求出另一份溶胶粒子的大小或浓度。 乳光剂就是根据此原理制成的，用于观察光的强度，然后计算溶胶的浓度及粒度。,二 超显微镜,普通显微镜分辨率不高，只能分辨出

4、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。,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。是用普通显微镜来观察Tyndall效应。,超显微镜是目前研究憎液溶胶非常有用的手段之一,狭缝式超显微镜,照射光从碳弧光源射出，经可调狭缝由透镜会聚，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。,2、应用 可以求得粒子的大小。 要求稀溶胶（以观测到23个粒子为宜） 要观察100200次，取平均值。 可得到粒子形状。 粒子向光面越大，散光越强，粒子发亮； 粒子向光面越小，散

5、光越弱，粒子不发光。 假定每个粒子都具有大小不同的几个面，由于布朗运动，时而大面向光，时而小面向光，在超显微镜下观察时而亮时而不亮的闪光现象。,佛兰德利利用这种闪光现象，将溶胶粒子按其形状分为三类： 第一类：三轴相等的球体、立方体、八 面体，如银、铂、五硫化砷等 粒子。 第二类：二轴长一轴短的板状体、片状体 圆盘体，如放置很久的 Fe(OH)3。兰 色的全胶粒子 等。 第三类：一轴长二轴短的杆状体、棒状 体如五氧化二钒等。,显微镜下观查溶胶 第二、第三类：闪光 第一类：亮晶晶而无闪光 在显微镜下观察流动的溶胶： 第二类：闪光 第三类：亮晶晶而无闪光超显微镜适合观察疏液溶胶粒子的大小及其形状。 超显微镜的意义：第一次成功观察到溶胶粒子运动，说明其超显微不均匀性和溶胶相界面的存在 。,二、胶体的颜色 1、丁铎尔兰 丁铎尔效应有一个奇怪的现象，它 使胶体溶液带色。,分散高度（粒子小）的胶体呈