38. Рассеяние света мутными средами. Молекулярное рассеяние. Закон Рэлея. Нефелометрия.

Рассеянием света – явление ослабления в среде излучения за счет его отклонения во все стороны от первоначального направления. Необходимое условие для возникновения рассеяния света - наличие оптических неоднородностей, т. е. областей с иным, чем основная среда, показателем преломления.

Рассеянию и дифракции света присущи некоторые общие черты, оба явления зависят от соотношения преграды или неоднородности и длины волны. Отличие между этими явлениями заключается в том, что дифракция обусловливается интерференцией вторичных волн, а рассеяние — сложением (а не интерференцией!) излучений, возникающих при вынужденных колебаниях электронов в неоднородностях под воздействием света.

Различают два основных вида таких неоднородностей:

1) мелкие инородные частицы в однородном прозрачном веществе. Такие среды являются мутными: дым (твердые частицыв газе), туман (капельки жидкости в газе), взвеси, эмульсии и т. п. Рассеяние в мутных средах называют явлением Тиндаля;

2) оптические неоднородности, возникающие в чистом веществе из-за статистического отклонения молекул от равномерного распределения (флуктуации плотности). Рассеяние света на неоднородностях этого типа называют молекулярным; например, рассеяние света в атмосфере. Закон рассеяния: I=I_Oe^-ϻL ;

где m — показатель рассеяния (натуральный).

Рэлей установил, что при рассеянии в мутной среде на неоднородностях, приблизительно меньших 0,2К, а также при молекулярном рассеянии интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны (закон Рэлея):

I~l/λ^4

Это означает, что из белого света веществом, например в точке, будут преимущественно рассеиваться голубые и фиолетовые лучи, а красные— проходить в направлении падающего света. Направление рассеянного света, степень его поляризации, спектральный состав и т. д. приносят информацию о параметрах, характеризующих межмолекулярное взаимодействие, размерах макромолекул в растворах, частиц в коллоидных растворах, эмульсиях, аэрозолях :и т.д. Методы измерения рассеянного света с целью получения такого рода сведений называют нефелометрией, а соответствующие приборы — нефелометрами.