Теоретические и экспериментальные основы исследования растворов полимеров методом светорассеяния

Данный метод исследования основан на классической теории Рэлея рассеяния света в разреженных газах. Падающий свет длиной волны X = = 38(Н760 нм, проходя через среду, взаимодействует с пей, возбуждает электроны и поляризует молекулы, индуцируя таким образом флуктуирующие диполи, которые, в свою очередь, генерируют электромагнитные волны той же длины, что и падающий свет. Это вторичное излучение исходит во всех направлениях и называется рассеянным светом. При этом интенсивность падающего света уменьшается экспоненциально ///„ = ехр(-т.г), где /0 и / — интенсивности падающего света и света, прошедшего через среду толщиной х; х — мутность среды, характеризующая долю пучка света, рассеянного во всех направлениях при прохождении через среду толщиной 1 см.

Если частицы среды упорядочены, например, в виде правильных рядов (квазирешетчатая модель жидкости), то свет, рассеянный от разных частиц, интерферирует, и интерференция уничтожает светорассеяние. Однако из- за броуновского теплового движения в среде постоянно возникают флуктуации плотности, в результате среда становится оптически неоднородной п именно на этих неоднородностях наблюдается рассеяние света. Иными словами, источниками рассеяния света в различных средах, например в чистых растворителях, являются флуктуации плотности.

В растворах на флуктуации плотности растворителя накладываются флуктуации концентрации растворенного вещества, и таким образом общая интенсивность рассеянного света увеличивается. С другой етороны, в области флуктуаций концентрации возникают осмотические эффекты, направленные на выравнивание концентрации растворенного вещества в объеме раствора. В связи с этим интенсивность рассеянного света в растворах полимеров определяется как молекулярными характеристиками, т.е. числом, размером и поляризуемостью макромолекул, так и осмотическими параметрами, в первую очередь осмотическим давлением, зависящим от термодинамического качества растворителя.

В эксперименте генерируемый лазером поляризованный падающий свет интенсивностью /0 проходит через ячейку с полимерным раствором. На заданном расстоянии от ячейки измеряют интенсивность света /0 , рассеянного под углом 0 к линии падающего пучка (рис. 2.23). Очевидно, что 0^0, так как при нулевом угле интенсивность рассеянного света завуалирована интенсивностью проходящего света I. Интенсивность рассеяния /0, обусловленную флуктуациями концентраций полимерных макромолекул, находят как /0 = /0 - /0, где /0 — интенсивность рассеяния света чистым растворителем.

Принципиальная схема прибора для измерения светорассеяния

Рис. 2.23. Принципиальная схема прибора для измерения светорассеяния

Интенсивность рассеянного света зависит от параметров измерений, а именно от интенсивности исходящего света (70 ~ /0), расстояния между

...... 1 1

рассеивающей ячейкой и детектором рассеянного света /0--- и величи-

V r j

ны рассеивающего ооъема Q. Для учета этих факторов интенсивность рассеянного света выражают в виде отношения Рэлея 7?0:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >