Распределенне частиц но размерам и рассеяние света

В предыдущем параграфе мы рассматривали оптически однородную среду, плотность которой по всему объему постоянна. Однако вследствие теплового движения молекулы распределены в пространстве не строго равномерно. В каждый момент времени имеются отклонения от равномерного распределения, т. е. число молекул в единице объема испытывает колебания (флуктуации). Схема флуктуаций плотности изображена на рис. 23.9. В рассматриваемой среде выделены три объема. В объеме 1 плотность молекул близка к средней, в объеме 2 имеет место флуктуация с увеличением плотности относительно ее средней величины, а в объеме 3 показана флуктуация плотности, обусловленная уменьшением плотности среды. Таким образом, благодаря флуктуациям плотности среда становится мутной и в ней может происходить рассеяние света. Поскольку мутность среды не обусловлена никакими посторонними частицами, то рассеяние света в такой среде получило название молекулярного рассеяния. Так как линейные размеры объема, в котором происходит флуктуация числа частиц, значительно меньше длин волн видимого света, то молекулярное рассеяние называют также рэлеевским рассеянием. [c.118]

Распределение интенсивности дифракционно рассеянного света в таких пучках несет основную информацию о размерах частиц дисперсной системы. [c.219]

Распределение частиц по размерам и рассеяние света [c.253]

Итак, приведенные выше соотношения намечают путь решения задач об излучении, рассмотренных в предыдущем разделе, для которых требуется знать распределение частиц по размерам. Для определения турбулентных пульсаций концентрации авторы работы [656] использовали метод дымового рассеяния света. [c.255]

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]

Рассмотрим некоторые методы определения концентрации и размера частиц неоднородной среды, основанные на явлении рассеяния света. Лучи света, попадая на частицы неоднородной среды будут рассеиваться во всех направлениях вследствие того, что частицы становятся вторичными источниками излучения. Из теории Ми следует, что угловое распределение света, рассеянного частицами дисперсной среды, однозначно связано с радиусом частицы К. Интенсивность света, рассеянного одной частицей под разными углами к направлению падающего луча (индикатриса рассеяния света), определяется следующим соотношением [c.243]

Метод малых углов используют в области размеров частиц / = 1- 102 мкм, для которых наиболее полную информацию о структуре системы содержат данные о дифракционной составляющей рассеянного света [1]. По распределению интенсивности дифракционной составляющей света, рассеянного в малых телесных [c.244]

На практике приходится иметь дело не с монодисперсной средой, а с порошками, характеризуемыми неким распределением частиц по размерам. Более того, в процессе движения частиц от разрушающейся поверхности происходит резкое изменение их размеров вследствие сублимации (испарения). Нельзя забывать и о том, что реальные оптические характеристики облака частиц могут существенно отличаться от рассчитанных по формулам, справедливым для случая рассеяния света на одной изолированной частице. И, наконец, получение частиц размером много меньше одного микрона и распыление подобного порошка представляют значительные технические трудности. [c.300]

В этой связи в книге рассматриваются методы решения так называемой обратной задачи, которая сводится к отысканию функции распределения частиц по размерам на основании данных о спектральной пропускаемости среды и угловом распределении рассеянного света. Эта глава написана автором совместно с инж. [c.7]

Здесь обратная задача сводится к решению интегрального уравнения (7-9), в котором функция / расс(Р) находится из эксперимента путем измерения углового распределения интенсивности рассеянного света. Искомой, как и ранее, является функция распределения частиц по размерам N x). Решение интегрального уравнения (7-9) путем операции свертки было выполнено К. С. Шифриным [Л. 41]. Функция распределения в этом решении определяется из уравнения [c.220]

Таким образом, зарегистрированный механизм нелинейного рассеяния света при воздействии на аэрозоль резонансно-модули-рованного мощного лазерного излучения может быть практически использован для бесконтактной экспресс-диагностики функции распределения частиц по размерам. [c.232]

Особенно ценным оказался данный метод в мореплавании (па кораблях), где он получил довольно широкое распространение. Нефелометрический метод пе лишен и ряда существенных недостатков. Главный из них состоит в том, что интенсивность рассеянного света зависит не только от концентрации частиц, но и от их распределения по размерам и даже от формы. [c.730]

Теория рассеяния света на сферических частицах, размеры которых могут быть порядка или больше длины волны, была впервые разработана Дж. Ми в 1908 г. Рассеяние Ми можно рассматривать как дифракцию (см. 6.3) плоской волны на одинаковых однородных сферах, хаотически распределенных в однородной среде и находящихся друг от друга на расстояниях, больших по сравнению с длиной волны. [c.119]

Прежде всего следует заметить, что в ряде случаев можно заметно упростить методики интерпретации, несущественно теряя в достоверности определения аэрозольных характеристик. Так,, например, для рабочей длины волны лидара Я=10,6 мкм показатель преломления водных капель близок к значению т= 1,179. 0,0718 [27]. Нетрудно видеть, что т несущественно отличается от единицы, а величина т" принимает достаточно большое значение (по сравнению, скажем, с т" 0,005 для атмосферных дымок в видимом диапазоне). В этих условиях факторы эффективности Кп гп,х) и Кех in, х) становятся весьма гладкими функциями, и для них с использованием теории Ми можно построить простые аппроксимационные аналоги. Учитывая при этом, что спектр размеров облачных частиц вполне приемлемо описывается гамма-распределением, удается построить простые и вполне достоверные оценки значений так называемого лидарного отношения. В результате с помощью одночастотного СОг-лидара можно определять профили водности в облаках. Если учесть при этом, что отношение интенсивности двукратно рассеянного света к однократному для типичных моделей облаков на порядок меньше соответствующего отношения для длин волн видимого диапазона [24], то ИК-лидары следует считать вполне эффективным инструментом оптической диагностики облаков. В ряде случаев с их помощью можно изучать внутреннюю структуру облаков и их динамику. Появление когерентных СОг-лидаров, позволяющих измерять поляризационные характеристики принимаемых локационных сигналов, делает доступным идентификацию и изучение кристаллических облаков. Подобная возможность была продемонстрирована в работе [25]. [c.146]

Подробный анализ дан в работах [87, 162] (см. также [86, 127]). В работе [42] приведены таблицы характеристик рассеяния частиц в атмосфере и распределение частиц по размерам. Проводящие тела и акустически твердые и мягкие объекты описаны в работе [22]. См. также работу [128], где приведено много примеров сечений рассеяния, и обзор по рассеянию света в химии [90]. Более полная теория рассеяния изложена в работах [55, 94, [c.17]

Количество взвешенного вещества в океанической воде колеблется от 0,04 до 18 мг/л. Распределение его по размерам существенно сказывается на характеристиках рассеяния света. Вообще говоря, размеры этих частиц заключены в интервале от 0,01 мкм до нескольких сотен микрометров. Распределение частиц по размерам, по-видимому, хорошо описывается законом Юнга [c.65]

Два только что описанных явления различаются не только по тому, как они зависят от природы частицы, но также и по угловому распределению рассеянного света. Пусть размер частицы [c.125]

Туман и облака в воздухе в любое время доступны измерениям лабораторными средствами с воздушных шаров и самолетов. Однако значительно легче проводить оптические измерения или радиолокационные наблюдения с наземной станции. С другим случаем, когда возникли аналогичные проблемы, столкнулась исследовательская группа, изучавшая процессы в доменных печах. Нужно было определить размер и число частиц сажи, вылетающих в вытяжную трубу. При оседании на металлический зонд они коагулируют и становятся неразличимыми. В горячий поток газа поместить микроскоп нельзя, но легко направить на него луч видимого света или ультрафиолетового излучения и измерить интенсивность и угловое распределение рассеянного света. [c.448]

Новую область приложения обрела эйнштейновская теория рассеяния света в растворах после того, как Дебай (1944 г.) и его сотрудники нашли практическое применение теории к определению размеров, формы и молекулярного веса растворов полимеров, белков и электролитов ( 21). Метод рассеяния света применяется теперь также для изучения распределения рассеивающих частиц по размерам и к ряду других вопросов. Материал в этой области так велик, что обзору его посвящены целые книги [43]. [c.25]

Рассеяние света в атмосфере зависит от распределений рассеивающих частиц по составу, размерам и форме, поэтому наблюдаемые свойства рассеяния являются чрезвычайно сложными. В большинстве случаев, однако, ситуация существенно" упрощается ввиду того, что доминирующим является какой-нибудь один класс аэрозольных частиц. Поэтому мы рассмотрим рассеяние света полидисперсным ансамблем однородных сферических частиц при падении на него линейно-поляризованной плоской волны с <р = я/4 (результаты применимы также и в случае неполяризованного света). Пусть N(a)da дает число диэлектрических сферических частиц с показателем преломления п, имеющих радиусы в интервале размеров (а, a + da), тогда объемные дифференциальные коэффициенты рассеяния РДЭ, п,Х) для длины волны к равны [c.65]

Из углового распределения температурной зависимости рассеяния света по теории Рэлея—Ганса были оценены размеры рассеивающих частиц в предположении, что они имеют сферическую форму. В этом слзп1ае интенсивность света, рассеянного на частицах и вышедшего через плоскую грань образца под углом 0 к нормали плоской грани, описывается выражением [c.90]

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]

Дифракция света происходит на частицах, размеры которых одного порядка с длиной волны падающего на них света. Угловое распределение интенсивности и степень поляризации рассеянного света являются функциями размера частицы, показателя прелом-.гения частицы (из нрозрачного вещества) и длины волны падающего света [3941. Для измерения углового распреде.ления и поляризации рассеянного света существует специальное оборудование [293]. Сущность дифракционного метода описана в гл. 5. [c.28]

Это связано с малостью числа частиц, регистрируемых прибором, и неоднородностью размеров их изображений, вызванной изменениями в рассеянии света (размеры твердых частиц ограничены довольно узкими пределами). Кроме того, разлюр изображения слишком мал для надежной регистрации пульсаций скорости, что затрудняет определение интенсивности движения. По увеличенным снимкам с изображениями последовательных положений частицы изготовлялись перфокарты, в которых на месте каждого изображения частицы прокалывалось отверстие диаметром 2,4 мм (фиг. 2.26). На оптической скамье, как показано на фиг. 2.27, располагались две перфокарты, в которых одновременно пробивались отверстия. Размер отверстий был достаточно мал, так что соседние отверстия на перфокарте не перекрывались. Вместе с тем он был достаточно велик, чтобы автокорреляционные изображения отверстий сливались, давая интегральную оптическую плотность изображения, представляюш ую интеграл распределения скорости. Рассматривая каждые два соседних изображения частиц на перфокартах, видим, что одинаковым интервалам времени т соответствуют различные расстояния между соседними точками. Отклонения от среднего расстояния представляют собой пульсации сме-щ ения, т. е. произведения времени т на вектор пульсации скорости и ( -Р т), где и t) — вектор пульсации скорости в момент [c.95]

В работе [110] разработан метод измерения распределения частиц по размерам в полидисперсной среде, основанный на изменении интенсивности рассеянного вперед света в зависимости от угла. Авторы получили интегральную формулу на основе модифицированного уравнения Вугер — Вера [c.253]

Коротко изложим суть современной статистической теории рассеяния света в газах. Будем считать, что неоднородности возникают только благодаря флуктуации плотности в объемах, линейные размеры которых малы по сравнению с длиной волны света. Пусть в некотором малом объеме v случайно (благодаря тепловому движению молекул) собралось число частиц + AiV, где — число частиц в рассматриваемом малом объеме при идеально равномерном распределении молекул в пространстве, /S.N — флуктуация плотности молекул. В результате такого скопления част1щ рассматриваемый малый объем излучает волну амплитуды Е + Е, где Ео— амплитуда волны, излучаемая тем же объемом с числом частиц N . В отличие от случая совершенно равномерного распределения частиц по объемам рассеяние в этом случае не будет теперь уничтожаться интерференцией ни по одному из направлений. Напряженность поля световой волны, рассеянной малым объемом v, будет обусловлена полем Ее легко вычислить, если учесть, что флуктуации плотности вызывают дополнительную поляризацию АР под действием световой волны. Действительно, поскольку диэлектрическая прони- [c.311]

К характеристикам рассеянного света, которые несут нужную нам информацию о размерах частиц, относятся 1) угловое распределение интенсивности рассеянного света, т. е. индикатриссы рассеяния 2) коэффициенты ослабления лучей поглощением и рассеянием 3) комплексные показатели преломления дисперсной системы. [c.212]

ЭФФЕКТ [переключения — скачкообразный обратимый переход полупроводника из состояния с высоким сопротивлением в состояние с низким сопротивлением под действием электрического поля, напряженность которого превышает некоторое пороговое значение пьезоэлектрический < — возникновение электрических зарядов разного знака при деформации некоторых кристаллов обратный заключается в изменении линейных размеров некоторых кристаллов под действием электрического поля) радиометрический состоит в обнаружении и измерении давления электромагнитных волн на твердые тела и газы Рамана см. РАССЕЯНИЕ света комбинационное стереоскопический — психофизиологическое явление слитного восприятия изображений, видимых правым и левым глазом стробоскопический — основанная на инерции зрения зрительная иллюзия непрерывного движения, возникающая при наблюдении движущегося предмета в течение коротких быстро следующих друг за другом промежутков времени теней — появление интенсивности в распределении частиц, вылетающих из узлов кристаллической решетки в направлениях кристаллографических осей и плоскостей тензорезистивиый — изменение электрического сопротивления твердого проводника при его деформации тепловой реакции — теплота, выделенная или поглощенная термодинамической системой при протекании в ней химической реакции при условии, что система не совершает никакой работы, кроме работы расширения, а температура продуктов реакции равна [c.301]

Оптич. методы, основанные на анализе рассеяния света, послужили одной из существенных основ становления молекулярной физики и её приложений. Так, нефелометрия даёт возможность получать данные о межмолекулярном взаимодействии в растворах, определять размеры и молекулярную массу макромолекул полимеров, а также частиц в коллоидных системах, взвесях и золях. Ценные сведения о структуре уровней энергии молекул, их взаимодействии и строении вещества даёт изучение комбинационного рассеяния света и Мандельштама — Вриллюэна рассеяния. Использование лазеров резко увеличило информативность спектроскопии рассеяния, привело к открытию вынзокденных рассеяний я к развитию нового направления, основанного на воздействии лазерного излучения на распределение рассеивающих частиц (молекул) по энергетич. состояниям (активная ла.зерная спектроскопия). [c.420]

Зная функции распределения, можно определить необходимые параметры, характеризующие полидисперсную систему. Наиболее важ-ньгм является диаметр частиц. При проведении расчетов тепло- и мас-сопереноса, рассеяния света и других процессов в двухфазных потоках используется понятие средний диаметр . Средний размер частиц позволяет произвести как бы замену реального аэрозоля неким монодис-персным. Ниже приведен физический смысл средних размеров. При описании двухфазных потоков используют среднеарифметический диаметр dp , среднеповерхностный диаметр частиц dp ,s, среднеобъемный (среднемассовый) диаметр частиц dp ,v, которые определяются как [c.86]

Этот вопрос имеет больиюе практическое значение. При попытках объяснения зодиакального света и света, рассеянного атмосферами Венеры и Марса, пользовались интенсивностями и степенью поляризации, рассчитанными по формулам Ми. Ясно, что в таких случаях представляют интерес не столько определенные точные размеры, сколько большой ряд значений х. Для расчета диаграммы рассеяния облака частиц с заданным распределением частиц по размерам прежде всего нужно выполнить интерполяцию, дающую надежные значения для всех промежуточных значений х, а затем интегрирование, дающее требуемое решение. [c.272]

Другими металлами, образующими лиофобные растворы, являются ртуть, серебро и платина. Показатель преломления этих металлов пе обнаруживает особых изменеиий в видимой области, так что если частицы малы, то рассеянный свет является голубым, а проходящий — желтым или красным. Большое количество расчетов для серебра и ртути с помощью формул Ми было выполнено Файком (1925). За сведениями о значениях показателей преломления и о размерах частиц, для которых былн выполнены расчеты, мы снова отсылаем читателя к табл. 26, разд. 14.22. При увеличении размеров частиц наблюдается ряд меняющихся цветов, однако согласие с теорией Ми ие слишком хорошее. Вероятно, это расхождение до некоторой степени вызывается несферической формой частиц. Ганс разработал теорию для эллипсоидов, малых по сравнению с длиной волны (разд. 6.32) оп и другие авторы объясняли результаты измерений па металлических золях иа основе этой теории (см. Фрёндлих, цит. соч.). Однако обобщение теории Ми (включая члены более высоких порядков, че.м дипольное рассеяние) на частицы эллипсоидальной формы все еще не доведено до получения нужных числовых результатов (разд. 16.11). В ряде статей Вигель (1929, 1930 а, Ь) исследовал распределение по размерам в золях серебра различными методами, включая микрофотографию и метод Дебая—Шерера. Другое исследование того же автора (1953) подтверждает расхождения с теорией Ми для золей серебра, полученных методом обработки перекисью с помощью фотографий, полученных с электронным микроскопом, пока.зано, что частицы дискообразны. [c.464]

Частицы ббльших размеров. Как только в угловом распределении рассеянного света появляется несколько максимумов, ни один из параметров в отдельности не определяет однозначной функции размера. Ламер и его сотрудники показали, что для гидрозолей монодисперсиой серы можно наблюдать до девяти максимумов.Использована только вертикальная поляризация (в направлении /). Поскольку человеческий глаз более [c.468]

Теоретической основой метода является допущение, что величина поглощения, или рассеяния, света при его прохождении через слой суспензии зависит исключительно от концентрации частиц или их суммарной поверхности. Когда пучок света попадает на суспензию, его инт н иJшo ть уменьшается вследст1 ие отражения его непрозрачными частицами. Мутность суспензии имеет прямую связь с удельной поверхностью частиц и может использоваться как метод косвенного измерения распределения размеров частиц. [c.40]

В области микроскопического исследования оптических явлений Брайн Томпсон, Джордж Паррент мл. и их коллеги из корпорации Тек-никал Оперейшнз продемонстрировали, что голография может быть мощным инструментом в изучении свойств газа, содержащего взвесь микроскопических частиц. С помощью света импульсного лазера они делали мгновенные голограммы, а затем исследовали их под микроскопом, в результате чего было измерено распределение частиц в соответствии с их размером и другими их свойствами. До сих пор подробная информация такого рода обычно не была доступна прямому наблюдению. Ее можно было лишь вывести с помощью статистики. Таким образом, голография может послужить проверке теорий рассеяния света на маленьких взвешенных частицах. [c.106]

Все эти три термина применяют к широко.му кругу. материалов, которые вводят в состав красок для самых разнообразных целей. Они относительно дешевы и поэтому могут быть использованы в.месте с основными пигментами для достижения определенных эффектов. Например, было бы технически трудно и непозволительно дорого производить хорошую эмульсионную белую краску с матовым эффектом, используя в качестве пигмента только лишь диоксид титана. Последний не эффективен как матирующий агент, да и вообще не предназначен для этой цели. На.много выгоднее использовать наполнитель с грубодисперсны.ми частицами, такой как карбонат кальция в сочетании с Т102, для достижения необ-ходи.мой белизны и укрывистости в матовых или полу.матовых материалах (например, матовые латексные декоративные краски верхнего или промежуточного слоя или грунтовки). Подобные добавки обычно не вносят вклада в цвет и в большинстве случаев важно, чтобы они были бесцветны.ми. Раз.мер частиц удешевляющих добавок колеблется от долей микрона до нескольких десятков микрон их показатель преломления обычно близок к показателю преломления органического связующего, в который их вводят, и поэтому их вклад в укрывистость за счет рассеяния света мал. Добавки пластинчатого типа, такие как слюда. мокрого помола, могут влиять на водопроницаемость пленок и поэтому многие из них способствуют повышению коррозионной стойкости. Часто используются различные виды талька (например, в автомобильных грунтовках) с целью улучшения способности пленки к шлифовке перед нанесение.м верхнего слоя. Многие обычно используемые удешевляющие добавки имеют природное происхождение и подвергаются различной степени очистке в зависимости от их целевого использования. Хотя делается все возможное для обеспечения стабильности свойств этих добавок, все же по сравнению с основными пигментами их свойства менее постоянны имеют место вариации формы, размера частиц, дисперсности (распределения по размерам частиц). Ниже дан перечень типичных неорганических наполнителей [c.24]

До сих пор мы рассматривали дифракцию света на неограниченной плоской звуковой волне. В представлении частиц неограниченной плоской волне соответствует частица (фонон) с определенным импульсом и определенной энергией. Брэгговская дифракция рассматривается как сумма отдельных столкновений, в каждом из которых происходит поглощение или испускание фонона фотоном. Эти фундаментальные процессы могут иметь место, только когда сохраняются и энергия, и импульс. Поскольку частота звука существенно меньше оптических частот, для сохранения энергии и импульса требуется, чтобы волновые векторы фотона и фонона образовывали равнобедренный треугольник (см. рис. 9.3). Такая брэгговская дифракция означает, что волна, падающая под углом Брэгга вд — = ar sin (Х/2лЛ), дифрагирует с поглощением фонона. Может ли дифрагированная волна поглотить другой фонон и претерпеть рассеяние на больший угол Для случая неограниченной акустической волны ответ на этот вопрос отрицательный, поскольку в этом случае законы сохранения энергии и импульса не могут выполняться одновременно. Это иллюстрирует рис. 9.9, б. Волновой вектор О соответствует волне, падающей под углом Брэгга вд. Волновой вектор 1 представляет волну, дифрагированную с поглощением фонона. При поглощении другого фонона с тем же волновым вектором К закон сохранения импульса не будет выполняться (рис. 9.9, б). На рис. 9.9, а показаны также многократный или последовательный процесс трехчастичного взаимодействия, который включает в себя поглощение фононов со слегка различающимися волновыми векторами. В последнем случае выполняются как закон сохранения энергии, так и закон сохранения импульса. Таким образом, можно заключить, что многократные процессы рассеяния не могут происходить, когда волновой вектор звуковой волны однозначно определен, как это имеет место в случае неограниченной плоской волны. Многократные процессы рассеяния возможны лишь в том случае, когда акустические волновые векторы К имеют некоторое угловое распределение. Последнее отвечает случаю, когда акустическая волна представляет собой пучок конечного размера. [c.380]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...