Co to jest Światła Rozpraszanie

Co to znaczy ROZPRASZANIE ŚWIATŁA.: R.ś. poprzez substancję bazuje na zmianie kierunku rozchodzenia się światła i pozornym świeceniu ośrodka, gdzie światło jest rozpraszane. Pozorne świecenie jest wywołane wymuszonymi drganiami elektronów w atomach, jonach albo cząsteczkach rozpraszającego ośrodka. R.ś. można przeważnie obserwować w ośrodkach niejednorodnych, gdzie współczynnik załamania światła wymienia się nieregularnie od punktu do punktu ośrodka. Przykładami takich ośrodków mogą być ośrodki mętne, takie jak aerozole, dym, mgła, roztwory koloidalne, emulsje, szkła matowe i tym podobne R.ś. w ośrodkach o niejednorodnościach od 0,1 do 0,2 długości fali rozpraszanego światła nazywa się zjawiskiem Tyndalla. Zdarzenie to można obserwować przy przechodzeniu jasnej wiązki światła poprzez naczynie z wodą, do której wprowadzono uprzednio niewielką liczba mleka, tworzącego zawiesinę drobniutkich kropelek tłuszczu. Jeżeli rozpraszane światło jest światłem białym, to przy obserwacji prowadzonej z boku, w świetle rozproszonym, ośrodek będzie zabarwiony na niebiesko. W świetle przechodzącym wykrywa się przewagę światła o większych długościach fal i dlatego ośrodek wydaje się być zabarwiony na czerwono. Zdarzenie to zostało omówione poprzez teorię r.ś. na małych kulistych cząsteczkach, przygotowaną w 1899 roku poprzez lorda Rayleigha. Teoria ta dobrze wyjaśnia r.ś. poprzez cząsteczki gazów (azotu i tlenu) w atmosferze ziemskiej. W ośrodku gazowym zawierającym N cząsteczek w jednostce objętości i o współczynniku załamania n, współczynnik rozpraszania ρ, równy stosunkowi natężenia światła rozproszonego do natężenia światła padającego, wyraża się równaniem: Dla większości gazów n ≅ 1. Można więc wzór (*) napisać w formie: (**) Z wzoru (**) wynika, iż natężenie światła rozproszonego jest odwrotnie proporcjonalne do czwartej potęgi długości fali. Zależność natężenia światła rozproszonego od długości fali wg teorii Rayleigha Fale o małej długości są rozpraszane znacząco silniej niż fale dłuższe. Wyjaśnia to niebieskie zabarwienie nieba i czerwone zabarwienie tarczy słonecznej, gdy znajduje się ona nisko nad horyzontem. W razie r.ś. naturalnego (niespolaryzowanego) natężenie IΘ światła rozproszonego pod kątem Θ względem kierunku wiązki padającej wyraża wzór: IΘ = Iπ/2(1 + cos2Θ)(***) gdzie Iπ/2 - natężenie światła rozproszonego pod kątem Θ = 90°, tzn. w kierunku prostopadłym do wiązki padającej. Jeżeli cząsteczki ośrodka są izotropowe elektrycznie, to światło rozpraszane pod kątem Θ = 90° jest kompletnie spolaryzowane w płaszczyźnie przechodzącej poprzez promień padający i rozproszony ( polaryzacja światła poprzez rozpraszanie). Z wzoru (***) wynika, iż rozpraszanie Rayleigha jest przestrzennie symetryczne. Dla światła naturalnego natężenia światła rozproszonego naprzód i do tyłu są jednakowe i dwa razy większe od natężenia światła rozproszonego pod kątem 90°. Ponadto rozkład przestrzenny rozproszonej energii nie zależy od długości fali. W razie r.ś. na cząsteczkach większych od długości fali światła ważną rolę grają zjawiska dyfrakcji i interferencji. W takim przypadku rozkład przestrzenny natężenia światła rozproszonego nie jest zupełnie symetryczny. Światło jest rozpraszane silniej naprzód niż wstecz. R.ś. w czystych, nie zawierających jakichkolwiek domieszek, ośrodkach badał M. Smoluchowski. Stwierdził on w 1908, iż molekularne r.ś. jest powiązane z lokalnymi zmianami (fluktuacjami) gęstości spowodowanymi chaotycznym ruchem cieplnym cząsteczek ośrodka. Największe fluktuacje gęstości występują w pobliżu punktu krytycznego ( izotermy gazu rzeczywistego), kiedy właściwości gazu są takie same jak właściwości cieczy. Obserwuje się wtedy bardzo mocne r.ś., zwane opalescencją w punkcie krytycznym albo opalescencją krytyczną. Podobne zdarzenie zachodzi w roztworach w tak zwany temp. krytycznej rozpuszczania, która odpowiada temp. rozwarstwienia roztworu na dwie nie mieszające się ciecze