Критическая опалесценция

Ответ на поставленный вопрос был дан, в частности, в 1908 г. польским ученым М. Смолуховским, развившим теорию так называемой критической опалесценции. [c.310]

Известно, что вблизи критической точки совершенно прозрачная среда становится мутной— происходит интенсивное рассеяние света, причем в непосредственной близости от критической точки интенсивность рассеянного света / Это явление носит название критической опалесценции. [c.310]

Указание Смолуховского на наличие флуктуаций, приводящих к оптическим неоднородностям вблизи критической точки, не ограничивается одним только объяснением критической опалесценции. Оно показывает, где надо искать причину нарушения оптической однородности среды, приводящую к рассеянию света вообще. Дело в том, что хотя однородное распределение молекул удовлетворяет второму началу термодинамики (такое распределение соответствует максимуму энтропии системы), в системе всегда возможны отклонения от наиболее вероятного (среднего), соответствующего максимуму энтропии распределения. [c.318]

Смолуховский объяснил явление критической опалесценции, дав тем самым указание, где надо искать причину нарушения однородности среды, приводящего к рассеянию света вообще. [c.583]

Ярким примером молекулярного рассеяния является критическая опалесценция—явление интенсивного рассеяния света при критической температуре чистого вещества, при которой сжимаемость среды очень велика (теоретически (Зи/йр) —>оо). В этих условиях легко могут образоваться в небольщих объемах заметные отступления от средней плотности, так как большая сжимаемость означает, что работа, необходимая для образования случайного скопления или разрежения молекул, невелика, а энергии молекулярного теплового движения достаточно для образования заметных флуктуаций в малых объемах. На эту причину нарушения однородности среды, приводящую к интенсивному рассеянию, впервые обратил внимание Смолуховский (1908). [c.118]

Флуктуациями обусловлены многие экспериментальные наблюдаемые явления. Так, ло-кальные флуктуации плотности (и, следовательно, показателя преломления прозрачной среды) являются причиной молекулярного рассеяния света. Наиболее сильное рассеяние наблюдается в жидкости вблизи критической точки (критическая опалесценция), где флуктуации плотности особенно ве- [c.291]

Необходимо отметить, что имеются определенные области состояний макроскопических систем, для которых характерно существование сильно развитых флуктуаций. Это прежде всего состояния вблизи критических точек равновесия жидкость—пар или жидкость—жидкость (для расслаивающихся растворов), а также состояния вблизи точек фазовых переходов второго рода. Резкое возрастание интенсивности рассеянного света вблизи критических точек жидких систем носит название критической Опалесценции. Велики относительные флуктуации параметров малых систем. Известным проявлением флуктуаций в малых объемах служит броуновское движение, обусловленное флуктуациями случайной силы, действующей на броуновскую частицу со стороны соседних молекул жидкости. [c.149]

Следовательно, изотермическая сжимаемость при приближении к критической точке жидкость — пар неограниченно возрастает Рг->оо. Поскольку величина изотермической сжимаемости непосредственно связана с вероятностью флуктуаций плотности и их среднеквадратичными величинами (см. (7.100), (7.124)), то это означает, что вблизи критической точки жидкость — пар флуктуации плотности весьма сильно развиты. Рост флуктуаций плотности вблизи критической точки жидкость — пар приводит х резкому возрастанию интенсивности рассеянного света и носит название критической опалесценции. [c.162]

Из выражения (7.100) следует, что средний квадрат флуктуаций плотности в однокомпонентной системе пропорционален изотермической сжимаемости. Изотермическая сжимаемость Рь как отмечалось, неограниченно возрастает вблизи критической точки жидкость — пар. Вследствие этого флуктуации плотности вблизи критической точки жидкость — пар весьма сильно развиты, что обусловливает существование явления критической опалесценции [c.168]

Явления того же рода наблюдаются в более ярком виде и притом значительно легче в жидкостях в соседстве с их критической точкой. Здесь разности плотности довольно значительны. Они вызывают явление, известное под именем критической опалесценции, теория которого была развита Смолуховским , Эйнштейном и Кее- [c.64]

КРИТИЧЕСКАЯ ОПАЛЕСЦЕНЦИЯ — см. Опалесценция критическая. [c.521]

Жданов [ 656] подчеркнул, что односторонний подход, рассматривающий плавление тела как однофазный процесс разрушения идеальной или дефектной решетки, неправомерен, поскольку он игнорирует вторую фазу — расплав. Между тем с точки зрения кластерной модели само понятие фазы приобретает условный характер. Кластеры кристалла продолжают существовать в первоначальном или трансформированном виде в расплаве, по-видимому, до критической температуры, при которой теряется различие между жидкостью и паром, а молекулярные группировки находятся в равновесии с мономером (критическая опалесценция). При этом процесс плавления представляет собой не что иное, как кооперативное изменение характера движения кластеров — от колебательного к случайному броуновскому. Такой кооперативный процесс, очевидно, наиболее легко начинается на поверхности тела, где имеются большие возможности для образования одиночных и групповых вакансий [667] по границам кластеров, а последние менее связаны друг с другом, чем в глубине кристалла. [c.224]

Рост флуктуаций плотности вызывает соответствующий рост флуктуаций показателя преломления. Поэтому вблизи критической точки вещество сильно рассеивает свет. Это явление носит название критической опалесценции . [c.87]

Формула (8.1.9) позволяет объяснить явление критической опалесценции. Действительно, если температура жидкости повышается, приближаясь к критическому значению, то вблизи критического объема наклон изотермы стремится к нулю. Следовательно, величина сильно возрастает, соответственно растет и интенсивность рассеяния. [c.286]

Но мы знаем из гл. 4, что эта величина связана с флуктуациями плотности. Вблизи критической точки флуктуации становятся очень большими. Таким образом, система подготавливает условия для появления макроскопических капель ниже критической точки. Такие большие флуктуации плотности непосредственно обнаруживаются в явлении критической опалесценции, о котором упоминалось в разд. 8.1. [c.326]

Постановка и классификация задач о рассеянии волн. Задача о дифракции на многих телах относится ко многим физическим явлениям, связанным с рассеянием волн на неоднородностях. (В оптике —критическая опалесценция смесей жидкостей, явление красной зари и голубого цвета неба, явление Тиндаля, когда ярко проявляется рассеяние поляризованного света в определенных направлениях, и-т. д. в ядерной физике —рассеяние нейтронов в теории металлического состояния —рассеяние электронных волн, Сюда же относят все случаи дифракции рентгеновских лучей.) Несмотря на то что эти явления принадлежат к различным областям физики, методы изучения рассеяния на совокупности неоднородностей сходны, поэтому повсюду применяют одинаковую терминологию. Рассмотрим основные понятия оби ей теории рассеяния волн на совокупности рассеивателей. Задача о рассеянии волн на многих частицах сложна и поддается анализу в двух крайних случаях. Когда поперечник рассеяния меньше геометрического сечения частицы (например, рассеяние длинных волн на жестких частицах, взвешенных в воде), то следует говорить о слабом рассеянии. Если поперечник рассеяния значительно больше, чем геометрическое поперечное сечение отдельных неоднородностей, то следует говорить о сильном рассеянии (например, рассеяние звука на газовых пузырьках в жидкости). [c.314]

Вопросы методики измерений вместе с основными результатами по критической опалесценции обсуждаются в [301]. [c.294]

Реально наблюдаемая ситуация не является, однако, столь четко определенной. Известно, что если объем жидкости приближенно равен критическому, то мениск некоторое время будет сохраняться, и можно наблюдать, как он размывается, когда система проходит через критическую температуру. При определенных условиях можно наблюдать также очень красивое явление диффузного рассеяния света (критическая опалесценция). [c.21]

Настоящий обзор пе претендуёт на изложение всех применений рассеяния света для изучения жидкостей и газов. В частности, в последнее время были выполнены многочисленные исследования по критической опалесценции, часть которых могла ускользнуть от внимания авторов. [c.99]

К сожалению, в настоящее время не существует методов интерпретации данных, полученных при наличии многократного рассеяния. Разумное объяснение результатов на молекулярном уровне можно дать лишь в том случае, когда известно, что в эксперименте отсутствует многократное рассеяние. Решение вопроса о возможности применения рассеяния света для изучения критической опалесценции непосредственно в окрестности критической точки газ — жидкость зависит от решения вопроса о создании оптически и механически совершенных рассеивающих ячеек. Если длина оптического пути не должна превышать 0,1 мм, что налагает соответствующие ограничения на размеры ячеек, а длины корреляций имеют величину порядка 1 мкм или больше, то возникают другие более фундаментальные трудности. [c.117]

Спектр в области критической опалесценции [c.137]

В наблюдаемое избыточное поглощение могут вносить вклад различные причины. Следует отметить, что классическая теория вязких потерь исходит из предположения об однородности среды, в которой распространяется звук наличие флуктуаций плотности в критической области приводит к увеличению потерь энергии [53], обусловленных вязкостью. Однако основная часть наблюдаемого поглощения, по-видимому, обусловливается процессами рассеяния и релаксации. Можно представить, что в критической области текучая среда состоит из основной фазы, в которой рассеяны (диспергированы) кластеры различных размеров и плотности. Размеры отдельных кластеров, определенные экспериментально по светорассеянию (критической опалесценции), имеют порядок длины волны видимого света (0,5 -10 м) и поэтому гораздо меньше длины звуковой волны (10 м на 1 МГц) в частотном интервале, используемом в экспериментах. Рассеяние звуковой энергии отдельными кластерами незначительно ощутимый вклад рассеяния в потери связан с наличием корреляций между флуктуациями плотности в смежных объемах, причем корреляционная длина имеет порядок длины звуковой волны. Хотя, как отмечалось ранее, эксперименты по рассеянию света и рентгеновских лучей приводят к значениям корреляционной длины, меньшим на 2—3 порядка, вопрос о точном вычислении корреляций и оценке роли потерь за счет рассеяния еще остается открытым. [c.197]

Явление, напоминающее критическую опалесценцию, происходит также вблизи температуры фазового перехода второго рода. Как показали И. А. Яковлев п др. , в узком температурном интервале (ЛТ при фазовом переходе второго рода в кварце интенсивность рассеянного света возрастает Ю" раз по отношению к интенсивтюстп света, рассеянного по обе стороны от температуры перехода. Это явление хороню объясняется и количественно описывается теорией рассеяния света, развитой акад. Гинзбургом при фазовых переходах второго рода в области критической точки Кюри. [c.311]

Тщательный анализ экспериментальных данных показывает, что закритические переходы очень распространены, но их часто причисляют к переходам иного типа. В большинстве случаев наблюдаемые скачки являются результатом неудачной экстраполяции экспериментальных данных или перехода в докритичес-кую область. Эти переходы встречаются во всех трех агрегатных состояниях. Например, в кристаллическом (а-Р-переход в кварце в смеси орто- и пара-дейтерия в ферромагнетиках и сегнето-электриках), в жидком состоянии — в растворах и жидких кристаллах, в газах—критический переход жидкость — газ. Очень интересный критический случай перехода в анизотропной среде представляет а-Р-переход в кварце. Он сопровождается резко выраженной критической опалесценцией и экстремумами нескольких КУ. Но самым интересным является возможность непосредственного наблюдения смешанного состояния обеих граничных фаз благодаря различию их кристаллических структур а- и Р-кварцы имеют различные показатели преломления, поэтому, освещая кварц в смешанном состоянии, можно визуально или [c.248]

Тщательный анализ экспериментальных данных показывает, что закритические переходы омень распространены, но их часто причисляют к переходам иного типа. В большинстве случаев наблюдаемые скачки являются результатом неудачной экстраполяции экспериментальных данных или перехода в докритическую область. Эти переходы встречаются во всех трех агрегатных состояниях. Например, в кристаллическом ((а—р)-переход в кварце в смеси орто- и парадейтерия в ферромагнетиках, находящихся под действием магнитного поля и сегнетоэлектриках при наличии электростатического поля), в жидком (в растворах и жидких кристаллах), в газах (классический переход жидкость — газ ). Очень интересный случай критического перехода в анизотропной среде представляет (а—р)-переход в кварце. Он сопровождается резко выраженной критической опалесценцией и экстремумами нескольких КУ. Но самым интересным является возможность непосредственного наблюдения смешанного состояния обеих граничных фаз благодаря различию их кристаллических структур а- и р-кварцы имеют различные показатели преломления, поэтому, освещая кварц в смешанном состоянии, можно визуально или на фотографии заметить микрогетерогениость системы, т. е. одновременное сосуществование обеих кристаллических структур. Макроскопически кварц остается совершенно однородным, повышение точности термостатирования только улучшает выявление этого смежного состояния. [c.175]

С 1893 г. известно, что в критическом состоянии газ особенно сильно рассеивает свет он начинает, как говорят, опалесцировать. М. Смолуховский впервые (1908) указал, что критическая опалесценция возникает вследствие увеличения флуктуации плотности газа. Из-за неоднородного распределения плотности при флуктуациях коэффициент преломления среды в разных точках различен, и это вызывает рассеяние света. [c.304]

Значительное рассеяние делает среду мутной, непрозрачной. Оно, естественно, появляется там, где создаются возможности для развития больших флуктуаций плотности. По этой причине сильно рассеивает свет веш,ество, находящееся в критическом состоянии. Это явление называется критической опалесценцией. (Следует заметить, что описанный метод исследования молекулярного рассеяния света вблизи критической точки, вообш,е говоря, неприменим. Точная теория критической опалесценции требует учета корреляции флуктуаций в близлежаш,их объемах газа они не могут считаться независимыми в состояниях с большей сл имаемостью, где флуктуации весьма велики.) [c.185]

Уже первые исследователи критических явлений обратили внимание на своеобразную опалесценцию, которая возникает при прохождении света через вещество, когда его состояние близко к критическому. Опалесценция вызвана необычайно высоким уровнем крупномасштабных флуктуаций плотности. Вещество как бы приобретает мелкозернистую структуру. Ниже критической температуры развитие микрогетерогенности приводит к распаду системы на две фазы, но при Г ]> Гр макроскопическая однородность системы не нарушается. Тепловые флуктуации дают толчок процессу гомогенной нуклеации. С другой стороны, сам этот процесс ограничивает величину наблюдаемых флуктуаций в метастабильной фазе. С ростом пересыщения снижается работа образования критического зародыша и возрастает средний уровень флуктуаций. Оба указанных фактора способствуют зародышеоб- [c.18]

В гл. 3, написанной Д. Мак-Интайром и Дж. Сэнджерсом и посвященной молекулярному рассеянию света, обсуждаются методика эксперимента, теория рассеяния и структура спектра рассеянного света, результаты некоторых исследований, критическая опалесценция. [c.6]

В экспериментах но критической опалесценции вблизи критической точки значительный вклад в наблюдаемые интенсивности дает многократное рассеяние света, если только в эксперименте не принималось тщательных мер для его устранения. Обычно для исключения многократного рассеяния сокращают размеры рассеивающего объема путем уменьшения длины пути света в ячейке. Однако измерения рассеяния в системах циклогексан — анилин [116] показывают, что при длине пути 0,1 мм возникают трудности в воспроизведении температуры расслоения. Ослабления многократного рассеяния можно добиться также, подбирая в качестве компонентов смеси вещества с близкими показателями преломления. Так как интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату разности показателей преломления, этот способ, по-видимому, позволяет простейшим путем добиться уменьшения интенсивности и, следовательно, довести до минимума многократное рассеяние. Разумеется, в случае однокомнонентной жидкости вблизи критической точки газ — жидкость многократное рассеяние можно ослабить лишь путем уменьшения размеров рассеивающей ячейки. [c.115]

Надежные измерения поправки Орнштейна — Цернике вблизи критической точки газ — жидкость почти совершенно отсутствуют. В большинстве экспериментов по рассеянию света в газах в критической области (С2Н4, 8Гб, СО2) измерения проводились либо для фиксированного угла рассеяния (обычно 0 = 90°), либо в проходящем свете [28, 7, 135, 136, 15, 170]. Поэтому в настоящее время едва ли можно говорить об определении корреляционной функции или сжимаемости вблизи критической точки но результатам измерения рассеяния света. Авторы настоящей статьи произвели некоторые предварительные измерения ) рассеяния видимого света в СО2 в области критической опалесценции в интервале углов 15° < 0 <С 135°. В этом интервале не обнаружено угловой зависимости даже при температурах, отличающихся от критической на одну сотую градуса. Однако, поскольку вблизи критической точки не замечено соответствующего возрастания коэффициента экстинкции, вполне возможно, что при Т — Гс < 0,1 °С многократное рассеяние уже маскирует истинное поведение, согласующееся с теорией Орнштейна — Цернике. [c.117]

Во всех перечисленных работах основное внимание уделяется характеру критической опалесценции непосредственно вблизи критической точки. Полное исследование системы нитроэтан — 3-метил-пентан вблизи критической точки было выполнено Вимзом [188] и авторами данной статьи. Особое преимущество этой системы состоит в том, что показатели преломления компонентов различаются всего лишь на 1%, и поэтому многократное рассеяние несущественно, пока разность между температурой системы и критической температурой не уменьшится до нескольких тысячных градуса. [c.118]

Во всех исследованных нами системах при приближении к критической точке высшего порядка оба мениска раздела на границах фаз становились очень плоскими, все три фазы были сильно эмульгированны и имели сильную критическую опалесценцию. В целой серии опытов критические явления равновесия жидкость — жидкость и жидкость — газ происходили в системах одного и того же состава с температурным разрывом в десятые или сотые доли градуса. Так, например, в системе метанол — вода — двуокись углерода минимальная разница между температурами критических конечных точек составила 0,03°. При этом давление (в пределах точности эксперимента) не изменилось, а объем изменился на 0,005 см при общем объеме 2 сж . В четырехкомпонентной системе критические явления равновесия жидкость — жидкость и жидкость — газ происходили в системе одного и того же состава ири одной и той же температуре. Чтобы исчез один критический мениск (на границе жидкость — жидкость) и появился другой (на границе жидкость — газ) достаточно было уменьшить объем системы всего лишь на 0,001 см при общем объеме 2 сж . [c.57]

Оптика (1977) -- [ c.310 ]

Термодинамика и статистическая физика (1986) -- [ c.175 , c.304 ]

Общий курс физики Оптика Т 4 (0) -- [ c.606 ]

Введение в термодинамику Статистическая физика (1983) -- [ c.128 , c.241 , c.271 ]

Молекулярное рассеяние света (1965) -- [ c.21 , c.54 , c.60 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...