Интенсивность рассеяния света

Первая теория рассеяния света была разработана Рэлеем в 1889 г. Он, рассматривая задачу распространения естественного света в сплошной среде с вкрапленными в нее частицами сферической формы, размеры которых малы по сравнению с длиной волны света и диэлектрическая проницаемость е отлична от диэлектрической проницаемости сплошной среды, получил следующее выражение для интенсивности рассеянного света [c.307]

Кривая распределения интенсивности рассеянного света в зависимости от угла рассеяния (угла между направлением распространения первичного пучка света и направлением наблюдения). [c.307]

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]

Формула Рэлея перестает быть справедливой, если размеры рассеивающих частиц превосходят одну двадцатую часть длины световой волны. В этом случае наблюдаются следующие отступления от рэлеевского рассеяния а) интенсивность рассеянного света становится обратно пропорциональной не а б) рассеянный свет оказывается поляризованным лишь частично, причем степень поляризации определяется размерами и формой рассеивающих частиц в) индикатриса рассеяния несимметрична по отношению к направлению первичного пучка света и перпендикулярна ему. [c.314]

Рассеяние света в жидкостях. В 1910 г. А. Эйнштейн, исходя из идеи Смолуховского, дал количественную термодинамическую теорию рассеяния света в жидкости, учитывающую ее сжимаемость. Эйнштейн установил что интенсивность рассеянного света определяется кроме длины падающей световой волны абсолютной температурой и физическими постоянными среды — сжимаемостью, зависимостью оптической диэлектрической постоянной (обусловленной только световым полем, т. е. квадратом показателя преломления), от плотности. Эйнштейн, полагая, что рассеивающий объем и имеет форму куба, представляя флуктуацию оптической диэлектрической постоянной в виде [c.318]

Прежде чем перейти к обсуждению теории Рэлея, дадим краткую характеристику рассеяния света в жидкости и газе. Грубые оценки показывают, что в обоих случаях интенсивность рассеянного света пропорциональна числу молекул в единице объема. С учетом этого интенсивность рассеянного света для жидкостей должна быть примерно в тысячу раз меньше, чем для газов. В действительности, как показывают опыты, интенсивность рассеяния жидкостями примерно в 50 раз меньше, чем интенсивность рассеяния газами. Это объясняется меньшими флуктуациями в жидкости, чем в газе. [c.319]

Таким образом, под действием сил поверхностного натяжения, стремящегося сделать поверхность минимальной и энергии теплового движения, обусловливающего отклонение от этого равновесного состояния, возникают мелкие неоднородности на поверхности жидкости. Эти неоднородности на поверхности представляют собой молекулярные шероховатости поверхности, нарушающие правильное зеркальное отражение, тем самым приводящие к рассеянию света на поверхности. Если соприкосновение двух несмешивающихся жидкостей приводит к уменьшению поверхностного натяжения на границе их раздела, то из-за уменьшения противодействия (поверхностного натяжения) флуктуации поверхности должны усиливаться тем самым должна увеличиваться интенсивность рассеянного света. Опыты, проведенные Мандельштамом на смеси из метилового спирта [c.321]

В заключение отметим, что интенсивность рассеянного света в отличие от рассеяния света в объеме обратно пропорциональна не Я", а X". Такая зависимость интенсивности рассеянного света имеет место также при критической температуре смешения. [c.322]

Во многих случаях наблюдается интенсивное рассеяние света вследствие естественно возникшей оптической неоднородности. Среды с явно выраженной оптической неоднородностью носят название мутных сред. Мутные среды — это дым (твердые частицы в газе) или туман (капельки жидкости, например воды, в воздухе), взвеси или суспензии, представляющие собой совокупность твердых частичек, плавающих в жидкости, эмульсии, т. е. взвесь капель жидкости в другой жидкости, их не растворяющей (например молоко есть эмульсия жира в воде), твердые тела вроде перламутра, опалов или молочных стекол и т. д. Во всех подобных случаях [c.579]

Если оценить интенсивность света, рассеянного по разным направлениям, то она окажется симметричной относительно оси первичного пучка и относительно линии, к ней перпендикулярной (рис. 29.3). Кривая, графически показывающая распределение Интенсивности рассеянного света по разным направлениям, носит название индикатрисы рассеяния. При естественном падающем свете индикатриса рассеяния имеет вид, показанный на рис. 29.3, и выражается формулой [c.580]

Рэлей произвел расчет интенсивности света, рассеянного на сферических частицах, размеры которых малы по сравнению с длиной волны падающего света (1899 г.), и нашел, что для первоначального естественного света интенсивность рассеянного света равна [c.581]

Формула Рэлея (159.3) описывает перечисленные закономерности. Интенсивность рассеянного света оказывается обратно пропорциональной четвертой степени длины волны, что находится в соответствии с измерениями и может объяснить голубой цвет неба. Закон / 1Д носит название закона Рэлея. Однако, как будет показано ниже, голубой цвет неба на связан с наличием пыли в атмосфере. [c.581]

Из формулы (159.3) следует также, что интенсивность рассеянного света пропорциональна квадрату объема рассеивающей частицы или шестой степени радиуса сферической частицы. [c.581]

Зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны для таких более крупных частиц становится меНее заметной, т. е. рассеянный свет оказывается менее голубоватым, чем в случае мелких частиц. Рассеянный свет оказывается поляризованным лишь частично, причем степень поляризации зависит от размеров и формы частиц. Распределение интенсивности рассеянного света по углам приобретает также более сложный характер диаграмма [c.581]

Интенсивность рассеянного света в этом случае будет определяться оптической неоднородностью флуктуационного происхождения. Поскольку интенсивность рассеянного света не зависит от знака Ае, она будет пропорциональна (Ае) . Простой электродинамический расчет приводит к результату [c.585]

Интенсивность рассеянного света. Так как в формулу Эйнштейна входит постоянная Больцмана к = К/Ма, где И — газовая постоянная, а Ад—-число Авогадро, то по интенсивности рассеянного света можно определить N а — число молекул в 1 Моле, измерив все остальные входящие в формулу параметры. Наиболее просто это сделать для газа. Поэтому при экспериментальном исследовании света, рассеянного газом, критерием молекулярного [c.586]

Молекулярный характер рассеяния в жидкости был надежно установлен рядом работ с 1913 по 1925 гг., причем были исследованы разные стороны явления. Новые тщательные исследования по рассеянию света в жидкости были продиктованы потребностью объяснить расхождения между теорией и экспериментами, которые приводили к неудовлетворительному значению для числа Авогадро. В настоящее время затруднения можно считать устраненными экспериментальное определение всех величин, входящих в формулу для интенсивности рассеянного света, и в том числе вели-д - [c.587]

Измерения абсолютной интенсивности рассеянного света встречают серьезные экспериментальные трудности, которые, однако, удается преодолевать. Некоторое представление о результатах подобных измерений можно получить из следующих данных. [c.587]

Таким образом, в результате вынужденного испускания фотонов / (uj интенсивность рассеянного излучения может возрасти на много порядков величины, что объясняет аномально большую интенсивность рассеянного света. [c.855]

В теории Рэлея рассеяние света рассматривается на малых сферических частицах. При этом считается, что такая сферическая частица является источником дипольного излучения. Соответствующие расчеты приводят к выражению для интенсивности рассеянного света [c.115]

Зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны. Из формулы Рэлея следует, что интенсивность рассеянного средой света обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени (прямо пропорциональна частоте в четвертой степени). Этот результат носит название закона Рэлея, установленного в 1871 г., и свидетельствует о том, что более короткие волны рассеиваются сильнее, чем более длинные. В этом можно убедиться из следующего опыта (рис. 23.4). [c.115]

Индикатриса рассеяния. Из формулы (23.4) видно, что интенсивность света зависит от угла рассеяния Д. Измерение интенсивности рассеянного света по разным направлениям показывает, что изменение интенсивности симметрично относительно направления первичного пучка и линии, перпендикулярной к нему (рис. 23.5). Кривая, показывающая распределение интенсивности рассеянного света от угла рассеяния, носит название индикатрисы рассеяния. Индикатриса, изображенная на рис. 23.5, характерна для естественного падающего света. Пространственная индикатриса получается вращением кривой на рис. 23.5 около оси ВВ. [c.116]

При рэлеевском рассеянии, когда размеры неоднородностей намного меньше длины световой волны, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени (/ 7. ). При других размерах неоднородностей закон Рэлея несправедлив, а в общем случае имеет место зависимость 1 Х р, где р<4 и уменьшается с увеличением размеров неоднородностей. [c.117]

Если частицы достигают таких размеров, что то интенсивность рассеянного света не зависит от длины волны. Поэтому свет, рассеиваемый такой средой, если только ее частицы не обладают полосами поглощения, уже не изменяет своего спектрального состава, как в случае рэлеевского рассеяния. Это и наблюдается при рассеянии света в туманах, которые имеют белый цвет. [c.118]

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]

Другим примером интенсивного молекулярного рассеяния является рассеяние, возникающее при смешении некоторых жидкостей. В обычных условиях в растворах распределение одного вещества в другом происходит равномерно, так что они представляют собой среду, в оптическом отношении не менее однородную, чем чистые жидкости. Это означает, что распределение концентрации растворенного вещества во всем объеме одинаково и флуктуации концентрации очень малы. Однако существует много комбинаций веществ, которые при комнатной температуре растворяются друг в друге очень плохо, но при повышении температуры их растворимость резко возрастает н при некоторой критической температуре они способны смешиваться в любых соотношениях. Критическая температура смешения характеризует такое состояние с.меси, когда легко осуществимы местные отступления от равномерного распределения, т. е. нарушения оптической однородности, приводящие к интенсивному рассеянию света. [c.119]

Основные выводы, вытекающие из теории Эйнштейна, совпадают с результатами теории Рэлея, так как флуктуационные неоднородности считаются малыми по сравнению с длиной волны. В первую очередь следует отметить, что в молекулярном рассеянии интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени (/ 1/Я ). Этим и объясняется [c.119]

Если возбуждение осуществляется при интенсивностях порядка 10 —10 Вт/см , что вполне достижимо с помощью современных мощных импульсных лазеров, то интенсивность рассеянного света увеличивается на много порядков. Кроме того, помимо линий первого порядка с частотами Vo v появляются и линии более высоких порядков с частотами vo 2vь vo Зv, . Наконец, индикатриса рассеянного света изменяется, становится более вытянутой в направлении распространения возбуждающего [c.312]

Измерение. Раз.меры твердых частиц более 10 мк. можно определить просеиванпе.м через сито [1.38]. С помощью центрифуг и ультрацентрифуг можно отделить н измерить частицы размером от 10 до 10 мк. Для измерения и подсчета твердых частиц пли жидких капель размеро.м от 10 до 0,.5 мк можно использовать оптический. микроскоп при размерах частиц от 0,5 до 0,1 мк требуется электронный микроскоп [243]. Определение размеров частиц. менее 0,1 мк в газе или электролите осуществляется путем измерения их подвижности в электрическом поле (гл. 10). Размеры жидких капель или пузырьков газа обычно определяются одни.м из оптических методов, включающих фотографирование, последующее измерение и подсчет. По интенсивности рассеянного света можно определить распределение по размерам множества частиц (гл. 5). [c.18]

Ввиду того что интенсивность рассеянного света зиачите.аьно уступает интенсивности опорной волны, взаимной интерференцией рассеянных отдельными точками ВО.ЛН можно пренебречь. В общем случае учет такой взаимной интерференции не представляет принципиальной трудности. [c.210]

Легко видеть из формулы (13.1а), что при е — во интенсивность рассеянного света /ф О, т, е, рассеяние света не имеет места если диэлектрические проницаемости частиц и окружающей среды совпадают, другими словами, если оптическая неоднородность (разность е — К ) отсутстпует. [c.308]

Смолуховский показал, что причиной сильного возрастания интенсивности рассеянного света вблизи критической точки явля- [c.310]

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]

Формулу, аналогичную (13.8) для углового распределения интенсивности, можно получить также в случае, когда падающий свет является не лнпенно-поляризованным, а естественным. Так как естественный свет можно разложить на две компоненты (рис. 13.4) со взаимно перпемдикулярньгми компонентами Е, (перпендикулярно плоскости наблюдения) и Еу (в плоскости наблюдения), то для углового распределения интенсивности рассеянного света [c.313]

Пусть на такую молекулу, поляризуемость котолой отлична от нуля, только вдоль АВ (рис. 13.5) падает линейно-поляризованный свет, причем так, что электрический вектор падающего света, колеблющийся вдоль оси Z, составляет некоторый угол -ф с осью молекулы АВ. Положим, что АВ расположена в плоскости XZ. Из-за полной анизотропии молекулы возбуждение диполя под действием светового поля возможно только вдоль АВ, другими словами, вынужденное колебание будет вызываться вектором — составляющей вектора Ё вдоль АВ. Ввиду того что составляет отличный от 90" угол с направлениями ОХ и 0Z, вдоль оси (под углом 90° к первоначальному направлению падения света) распространяются световые волны с колебаниями электрического вектора как вдоль оси Z, так и вдоль оси X, т. е. происходит деполяризация рассеяшюго под углом 90° света. Линейная поляризация рассеянного света имела бы место, если бы рассеянный свет был обусловлен только колебанием электрического вектора вдоль оси 2, т. е. Ф О, Е- у. = 0. Поэтому в качестве количественной характеристики степени деполяризации удобно пользоваться отношением интенсивности рассеянного света /(. с колебанием электрического вектора вдоль оси X к интенсивности рассеянного света с колебанием электрического вектора [c.316]

Другой легко осуществимый случай молекулярного рассеяния света наблюдается при исследовании некоторых растворов. В растворах мы имеем дело со смесью двух (или более) сортов молекул, которые характеризуются своими значениями поляризуемости а. В обычных условиях распределение одного вещества в другом происходит настолько равномерно, что и растворы представляют, собой среду, в оптическом отношении не менее однородную, чем обычные жидкости. Мы можем сказать, что концентрация растворенного вещества во всем объеме одинакова и отступления от среднего флуктуации концентрации) крайне малы. Однако известны многочисленные комбинации веществ, которые при обычной температуре лишь частично растворяются друг в друге, но при повышении температуры становятся способными смешиваться друг с другом в любых соотношениях. Температура, выше которой наблюдается такое смешивание, называется критической температурой смешения. При этой температуре две жидкости полностью смешиваются, если их весовые соотношения подобраны вполне определенным образом. Так, например, сероуглерод и метиловый спирт при 40 °С дают вполне однородную смесь, если взято 20 частей по весу сероуглерода и 80 частей метилового спирта. При более низкой температуре растворение происходит лишь частично, и мы имеем две ясно различимые жидкости раствор сероуглерода в спирте и раствор спирта в сероуглероде. При температурах выше 40 °С можно получить однородную смесь при любом весовом соотношении компонент. С интересующей нас точкй зрения критическая температура смещения характеризует такое состояние смеси, при котором особенно легко осуществляется местное отступление от равномерного распределения. Следовательно, при критической температуре смешения следует ожидать значительных флуктуаций концентрации и связанных с ними нарушений оптической однородности. Действительно, в таких смесях при критической температуре смешения имеет место очень интенсивное рассеяние света, легко наблюдаемое на опыте. [c.583]

Смесь света, рассеянного вследствие флуктуаций плотности и флуктуаций анизотропии, характеризуется некоторым коэффициентом деполяризации А (см. формулу (160.5)), который определяется относительными вкладами деполяризованного света и поляризованного света. Расчет интенсивности света, рассеянного вследствие флуктуаций анизотропии, встречает большие трудности, поскольку флуктуации анизотропии не могут быть вычислены таким же путем, как флуктуации плотности. Однако задача о расчете соответствующей интенсивности была решена феноменологически для определенной модели жидкости. Мы не будем воспроизводить здесь этот расчет, но учтем вклад света, рассеянного вследствие флуктуации анизотропии в общую интенсивность, пользуясь значениями коэффициентов деполяризации, как это сделано Кабаниом (1927). Пусть суммарная интенсивность рассеянного света есть У = / + 1, где / выражается формулой (160.2) для 0 = 90° (в дальнейшем будем обозначать ее /д ), а 1 есть интенсивность света, рассеянного вследствие флуктуаций анизотропии. Если принять, что падающий естественный свет распространяется вдоль оси У (рис. 29.8), наблюдение рассеянного света производится вдоль оси X, а ось Z перпендикулярна к плоскости рассеяния, то / = / и I = -Ь и, следовательно, [c.591]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...