光散射法.pptx

光散射法anyLogo测定:①利用光的散射性质测定聚合物的重均分子量②溶液中高分子的尺寸、分子形态、扩散系数等③第二维里系数A2光散射法anyLogo一、光散射的基本概念1、光散射现象一束光通过不均匀的透明介质(气体、液体或溶液)时,一部分光沿原来方向继续传播,称为透射光。而在入射方向以外的其他方向,同时发出一种很弱的光,称为散射光。这种在入射方向以外的其他方向也能观察到光强的现象称为光散射现象。散射光方向与入射光方向的夹角称为散射角,用θ表示。散射中心(O)与观察点P之间距离以r表示。anyLogoanyLogo基本术语(1)散射角(θ)散射光方向与入射光方向之间的夹角,用θ表示。(2)散射中心(o)发出散射光的质点。(3)观测距离(r)散射中心与观测点之间的距离,用r表示。(4)光强(I)光的强度(I)与波幅(A)的平方成正比:I∝A2(5)散射体积能被入射光照射到而同时又能被检测器观察到的体积。anyLogo光是一种电磁波,当光线照到透明介质上时,光电场与介质分子相互作用,使原子核外电子发生受迫振动,产生二次光源,由二次波源发射的波称散射波。2、光散射产生的原因anyLogo3、散射波的干涉在考虑散射光强度时,必须考虑散射质点产生的散射光波的相干性。1)无干涉当分子(散射中心)的尺寸远比入射光波在介质中的波长小,分子间距离较大时,各个分子发射出的散射波间不发生相互作用,即无干涉。例:小分子稀溶液中,小分子溶质的光散射anyLogo当分子(散射中心)的尺寸远比入射光波在介质中的波长小,但溶液浓度较大,分子间距离较小时,有强烈的相互作用,各个分子发射出的散射波可以相互干涉,这种效应称为外干涉现象。可由溶液的稀释来消除。例:小分子较浓溶液中,小分子溶质的光散射光散射法研究聚合物的溶液性质时,溶液浓度比较稀,可不考虑外干涉。2)外干涉anyLogo3)内干涉当分子(散射中心)的尺寸与入射光波在介质中的波长同数量级,一个质点(分子)的各部位均可看成独立的散射中心,分子间距离较大时,各个分子发射出的散射波发生相互作用,即称为内干涉。例:分子尺寸较大的高分子稀溶液中高分子的光散射anyLogo按照光学原理,光的强度I与光的波幅A的平方成正比,即I∝A2,而波幅是可叠加的。“小粒子”聚合物(尺寸小于1/20λ,如蛋白质、糖和分子量小于105的合成聚合物)稀溶液,粒子间距离较大,没有相互作用,无内干涉,溶质的散射光强是各个分子散射光强的简单加和。测到散射光强只与高分子的分子量和链段与溶剂的相互作用有关。4、“小粒子”聚合物分子量的测定