3.3. Оптическая анизотропия

На оптические свойства дисперсных систем существенное влияние ока­зывает форма частиц. Так, в коллоидных растворах наблюдается разли­чие оптических свойств частиц по разным их осям. Это явление называют оптической анизотропией. Оптическая анизотро­пия может быть обусловлена либо внутренним строением частиц, либо их несферической формой, либо искусственно вызванной ориентацией⁸. Она особенно характерна для коллоидных растворов с палочкообразными, пластинчатыми, цепочечными частицами. В обычных условиях, когда сис­тема находится в покое, частицы располагаются в ней совершенно хао­тично, и такая система в целом оптически изотропна (в разных направ­лениях одинакова). Дезориентацию частиц вызывает броуновское движение: частицы движутся не только поступательно, но и непрерывно меняют направление полуосей (вращательная диффузия). При наложении внеш­него поля, например при течении системы, частицы движутся поступа­тельно со скоростью движения слоя жидкости, в котором они находятся, и, кроме того, вращаются вокруг своего центра тяжести вследствие сво­его расположения в слоях жидкости, обладающих различными скоростями. Чем полнее гидродинамические силы преодолевают влияние броуновского движения, тем в большей степени ориен­тируются частицы в нап­равлении течения. При этом частицы палочкообразной формы ориентиру­ются своими продольными осями, а пластинчатые частицы - плоскостями вдоль потока. По причине такой упорядоченной ориентации частиц сис­тема становится оптически неравноценной в различных направлениях. Например, наибольшее рассеяние поляризованного света достигается при определенном направлении поляризованного падающего луча. С этим свя­зано явление мерцания частиц несферической формы при их ориентации во вращающемся потоке.

Отмеченные зависимости между степенью влияния броуновского движе­ния и ориентацией частиц в направлении течения позволяют наблюдать явление двойного лучепреломления, соответственно устанавливать изменение степени анизотропности сис­темы. Изучение последней позволяет определять форму и размеры коллоидных частиц и макромолекул BМB. Для таких исследований применяют поляризационную оптику.

Двойное лучепреломление в потоке может возникать вследствие разных причин. Одной из них может быть оптическая анизотропия частиц дис­персной фазы. В этом случае частицы представляют собой маленькие кристаллики. Двойное лучепреломление может проявляться и в системах с изотропными анизометрическими частицами. В таких системах оно за­висит от разности между показателями преломления растворителя и вещества дисперсной фазы. Для растворов полимеров характерно так назы­ваемое эластичное двойное лучепреломление. Оно обусловлено тем, что сферическая форма макромолекул, которую они имеют в неподвижном раст­воре, деформируется при течении в вытянутые эллипсоиды вращения. Сферические клубки макромолекул в спокойном растворе изотропны, т.к. их звенья расположены беспорядочно. Вытянутые конфигурации обнаруживают анизотропию вследствие характерной для них частичной ориента­ции звеньев макромолекул в направлении движения.

Основными параметрами лучепреломления, по которым можно опре­делить форму частиц, являются показатель преломления обыкновенного и необыкновенного лучей: n_ и n_ , а также угол  между направлением колебаний одного из лучей и направлением течения дисперсной системы - угол гашения, который характеризует ориентацию частиц.