Основные оптические свойства дисперсных систем

К оптическим свойствам дисперсных систем относятся: поглощение, отражение, преломление, пропускание, рассеяние света. Специфика оптических свойств объектов коллоидной химии определяется их основными признаками: гетерогенностью и дисперсностью. Изучение оптических свойств дисперсных систем является самым оперативным и доступным средством определения размеров частиц, их формы, структуры, а также концентрации. Для коллоидных систем наиболее характерным является поглощение и рассеяние света.

Поглощение света и окраска золей Свет, проходя через дисперсную систему, частично поглощается ею. При этом интенсивность прошедшего через систему света зависит от интенсивности падающего света по закону Бугера – Ламберта – Бе ра:

где I₀ и I – интенсивности падающего и прошедшего света; l – толщина поглощающего слоя; k – коэффициент поглощения, характеризующий поглощающее вещество.

Рассеяние света в дисперсных системах Если рассматривать высокодисперсные системы (золи) в проходящем свете, то они кажутся прозрачными и ничем не отличаются от истинных растворов. Однако при наблюдении сбоку в этих же растворах наблюдается свечение, которое называют опалесценцией (боковым свечением). При наблюдении сбоку в растворе золе виден яркий светящийся конус (конус Тиндаля). Причина эффекта Тиндаля: дисперсная система содержит мелкие взвешенные частицы дисперсной фазы, показатель преломления которых отличается от показателя преломления дисперсионной среды. При попадании на них пучка света эти частицы становятся центрами рассеяния света и образуемые ими вторичные волны усиливают друг друга и порождают рассеянный свет. Светорассеяние (опалесценция) наблюдается только тогда, когда длина световой волны больше размера частицы дисперсной фазы. Светорассеяние является уникальным специфическим свойством высокодисперсных (коллоидных) систем (конус Тиндаля в истинных растворах не наблюдается). Количественные закономерности рассеянного света для сферических частиц, не проводящих электрический, ток были выведены Релеем.

где I₀ и Ip – интенсивности падающего и рассеянного света; V – объем частицы; λ – длина волны падающего света; – частичная кон- центрация (число частиц в 1 м3 золя); n1 и n₀ – показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды.