a.Hiện tượng:
Khi chiếu 1 chùm ánh sáng mạnh qua dung dịch keo thì thấy cĩ 1 dải sáng hình nĩn mờ đục - đĩ là hiện tượng phân tán ánh sáng của dung dịch keo, hiện tượng đĩ cịn gọi là hiện tượng Tanhđan (Tyndahl).
b.Nguyên nhân:
Tia sáng trên đường đi của nĩ gặp những hạt của tướng phân tán và tùy thuộc vào hệ thức giữa độ dài của sĩng ánh sáng và kích thước hạt tướng phân tán mà hiện tượng cĩ sự khác nhau.
+ Nếu kích thước hạt lớn hơn bước sĩng ánh sáng λ thì ánh sáng sẽ phản xạ trên bề mặt hạt dưới những gĩc xác định. Hiện tượng này quan sát được ở những hệ thơ hệ keo như huyền phù, bụi, sương mù, ...
+ Nếu kích thước hạt bé hơn λ thì sẽ xảy ra sự nhiễu xạ ánh sáng. Do kết quả của sự nhiễu xạ, tia sáng phân tán cĩ đặc điểm khác với tia sáng phản xạ là nĩ tỏa đi theo mọi hướng.
- Nếu kích thước hạt nhỏ hơn nhiều λ thì ánh sáng phân tán theo các 0o và 180o so với tia tới là mạnh hơn cả.
- Nếu kích thước hạt xấp xỉ bằng λ thì ánh sáng phân tán theo gĩc 0o là mạnh nhất.
c.Phương trình Raylây (Rayleigh):
+ Phương trình: Ipt = 24π γ λ 3 12 22 1 2 2 2 2 2 4 0 2 n n n n v I − + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ . . (IX-1), trong đĩ: n 1 và n2 là chiết suất của tướng phân tán và mơi trường phân tán tương ứng, γ là nồng độ hạt, v là thể tích mỗi hạt, λ là độ dài sĩng của ánh sáng tới và Io và Ipt là cường độ của ánh sáng tới và ánh sáng phân tán tương ứng.
Phương trình Raylây chỉ áp dụng được cho hệ keo khá lỗng, hạt hình cầu, khơng
dẫn điện và kích thước hạt nhỏ hơn 0,1λ . Đối với các hệ keo cĩ kích thước hạt lớn
hơn thì Ipt tỷ lệ nghịch với λ cĩ lũy thừa nhỏ hơn 4.
+ Từ phương trình Raylây ta rút ra một vài nhận xét sau đây:
- Khi các hạt cĩ kích thước nhất định thì Ipt tỷ lệ thuận với γ nhưng khi γ rất lớn thì ánh sáng bị phân tán nhiều lần (cĩ sự phân tán thứ cấp) và vì vậy, phương trình Raylây phải được bổ chính.
- Ipt tỷ lệ thuận với v2 và với hạt hình cầu thì Ipt tỷ lệ thuận với r6. Khi nồng độ trọng lượng khơng đổi, độ phân tán của dung dịch keo càng cao (tức là kích thước hạt càng nhỏ) thì ánh sáng phân tán càng yếu .
- Vì Ipt tỷ lệ nghịch với λ4 nên khi tia sáng cĩ λ càng nhỏ thì càng bị phân tán mạnh và ngược lại, khi λ càng lớn thì càng ít bị phân tán (chủ yếu truyền thẳng). Điều này giải thích màu nước biển buổi trưa thường cĩ màu xanh, cịn bình minh và hồng hơn thường cĩ màu đỏ.
- Trong các dung dịch keo kim loại, ánh sáng phân tán mạnh hơn trong các dung dịch polimer vì tỷ trọng của kim loại lớn hơn nhiều so với mơi trường phân tán và do vậy, chiết suất lớn hơn nhiều mơi trường phân tán, trong khi đĩ tỷ trọng của các polimer khác ít mơi trường phân tán.
- Aùnh sáng phân tán đối với dung dịch thật là rất yếu vì phân tử cĩ kích thước nhỏ bé (v rất bé) nên tích số γ.v2 trong phương trình Raylây khơng đáng kể. Tuy nhiên, sự phân tán ánh sáng vẫn cĩ thể mạnh khi chiếu vào dung dịch thật 1 chùm ánh sáng cĩ λ rất bé, như tia Rơnghen chẳng hạn.
CHƯƠNG X. SỰ HẤP PHỤ, TÍNH CHẤT ĐIỆN CỦA CÁC HỆ KEO VÀ SỰ KEO TỤ