Изучение рассеяния света дисперсными системами в электрическом поле

• Автор: Петров, Михаил Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
1 Типы оптической анизотропии дисперсных систем в электрическом поле
1.1 Рассеяние света оптическими неоднородностями
1.2 Электрооптические эффекты в оптически неоднородных средах
1.3 Выводы
2 Влияние электрического поля на характеристики рассеянного дисперсными системами света
2.1 Введение
2.2 Методика и техника эксперимента
2.3 Изучение рассеяния в коллоидах алмаза и графита
2.4 Рассеяния света взвесью нанотрубок гидросиликата никеля и коллоидом гетита
2.5 Выводы
3 Изучение электрической поляризуемости и размеров частиц в полидисперсных системах методом светорассеяния в электрическом поле
3.1 Введение
3.2 Стационарные эффекты и их релаксация
3.3 Водный коллоид алмаза
3.4 Водный коллоид графита
3.5 Взвесь нанотрубок гидросиликата никеля в воде

3.6 Водный коллоид гетита
3.7 Выводы
4 Изучение полидисперсности в системах с высокой электропроводностью и низкой агрегативной устойчивостью
4.1 Введение
4.2 Влияние частоты внешнего электрического поля на рассеяние света дисперсными системами
4.3 Техника для изучения светорассеяния в полях переменной частоты
4.4 Экспериментальные результаты
4.5 Выводы
Заключение
Литература

Введение
Изучение рассеяния света внесло значительный вклад в представления о конденсированном состоянии вещества. Исследования индикатрис, интенсивности, поляризации и деполяризации рассеянного света были незаменимы при определении строения молекул и структуры газообразной, жидкой и твердой фаз вещества. В исследованиях конформации и жесткости макромолекул светорассеяние растворов полимеров - это незаменимый метод. При изучении дисперсных систем метод светорассеяния также информативен, однако, в применении к таким системам метод развит существенно слабее. Это связано со сложностью описания рассеяния света системой частиц, соизмеримых с длиной световой волны и различающихся в большинстве случаев по размерам и форме. Решение задачи, позволяющей связать характеристики рассеянного системой света с характеристиками ее частиц можно упростить, если при исследовании создавать ориентационную упорядоченность частиц внешними электрическими полями и исследовать электрооптические свойства систем, обусловленные светорассеянием.
Электрооптические исследования начались с изучения двойного лучепреломления, и именно благодаря им были получены современные знания о поляризуемостях и дипольных моментах большинства молекул и макромолекул в растворах. Методы электрооптики, связанные с измерением оптической анизотропии молекулярных сред — мощный аппарат современной молекулярной оптики. Наряду с изменением показателя преломления конденсированных сред в электрическом поле может меняться и становиться зависимым от поляризации света их коэффициент поглощения и экстинкции проходящего света, а также энергия рассеянного света. Последняя особенность конденсированных сред наиболее ярко проявляются в жидких дисперсных системах, содержащих частицы нано и микрометровых размеров, так как такие частицы, взвешенные в жидкости, рассеивают свет существенно интенсивнее, чем макромолекулы или малые молекулы. Следует отметить, что ориентация частиц такой величины мо-

При рассеянии вперед не наблюдается фазовых сдвигов рассеянного света, согласно суперпозиции полей можно написать
5(0) =*£>(0).

Комплексный показатель преломления системы определится формулой [8]

т = п — гп! — 1 — г— 5,(0),

где N - среднее число частиц в единице объема. Вещественная часть п определяет запаздывание волны и определяется формулой

п = 1 + г-ду 1т (5,(0)), (1.44)

а мнимая часть определяет ее поглощение
«' = !£ ХХш).

Константа ослабления света равна

т = 2Ы' = ^]ГЛе(51(0)). (1.45)

Формулы (1.44) и (1.45) не могут быть сведены к формулам применимым к описанию молекулярных систем, так как получены при условии расстояния между частицами много большими длины световой волны.
Часто, рассеивающая свет система рассматривается как некоторое устройство, которое преобразует падающий свет в прошедший или рассеянный. Для преобразующих свет устройств плоская световая волна характеризуется вектором Стокса с элементами размерности квадрата напряженности и использующего комплексные проекции £) и Ер. Четырехмерный вектор 5 характеризуется четырьмя параметрами Стокса [40] - [42]
I = Е,Е*, + ЕрЕ'рЗ = Е,Е* - ЕрЕ*р,и = Е,Е*р + ЕРЩУ = »(£)££ - ЕРЩ), (1.46)
где звездочка означает комплексно сопряженную величину. Если не учитывать общий раз-
мерный множитель, то в (1.46): I - полная интенсивность светового пучка; С} - разность интенсивностей света, линейно поляризованного вдоль осей I и р II - разность интенсивностей