4.3.Оптичні властивості колоїдних систем.

Оптичні властивості дисперсних систем належать до основних, оскільки багато експериментальних методик вивчення колоїдних систем передбачають застосування тих чи інших оптичних приладів. Крім того, оптичні характеристики дозволяють кількісно оцінити такі процеси, як броунівський рух, дифузія, седиментація.

Використовуючи, в основному, закони хвильової оптики і, в обмежених випадках - закони квантової оптики відзначимо найбільш характерні явища, які супроводжують процеси проходження світла через колоїдні системи. При падінні світлового пучка на дисперсну систему спостерігаються такі ефекти:

1. Проходження світла через систему.

2. Заломлення світла частинками дисперсної фази.

3. Відбивання світла частинками дисперсної фази.

4. Розсіювання світла на частинках дисперсної фази (це яви-ще виявляється у вигляді опалесценції).

5. Абсорбція світла (поглинання світла) дисперсною фазою (це явище супроводжується переходом світлової енергії в теплову чи в енергію вторинного випромінювання).

Розсіювання світла як результат дифракції і абсорбції найбільш характерно для колоїдних систем.

Вперше розсіювання світла в золях золота спостерігав Фарадей (1857). Найбільш детально явище дифракції (опалесценції) для рідких і газоподіб­них середовищ було вивчено Тіндалем (1868).

Якщо взяти одну склянку з розчином хлориду натрія, а іншу - з гідро­золем яєчного білка, то важко буде встановити, де колоїдний розчин, а де істинний, оскільки обидві рідини на вигляд прозорі і безкольорові Але ці розчини легко розрізнити, якщо взяти джерело світла (настольну лампу) і повністю обгорнути її чорним папером, залишивши лише маленький отвір, через який виходить пучок світла. Сконцентрувавши пучок світла лінзою і поставивши на його шляху одну посудину, а потім другу, можна буде відмітити у склянці із золем світлову доріжку (конус), тоді як у склянці з хлоридом натрію промінь практично не помітний. За ім'ям вчених, які вперше спостерігали це явище, світний конус у рідині був названий ко­нусом (або ефектом) Фарадея - Тіндаля.

Поява конуса Фарадея - Тіндаля пояснюється явищем розсіювання світла колоїдними частинками. У тому випадку, коли світловий промінь падає на предмет, що має більші лінійні розміри, ніж довжина хвилі світла то промені відбиваються по законах геометричної оптики. Якщо ж лінійні розміри частинок значно менші, ніж довжина падаючого променю, то буде спостерігатися дифракційне розсіювання світла внаслідок огинання части­нок світловою хвилею. Явище розсіювання світла є характерним для коло­їдних частинок, розміри яких (0,001-0,1 мкм) приблизно у 10 разів менше довжини хвиль видимої області спектра (0,76 - 0,38 мкм). Тому кожна колоїдна частинка розсіює падаюче на неї світло. Це розсіяне світло спо­стерігається в конусі Фарадея - Тіндаля, коли промінь спостереження зна­ходиться під кутом до світла, що проходить крізь золь.

Таким чином, ефект Фарадея - Тіндаля це явище, ідентичне опалесцен­ції, і відрізняється від останньої тільки видом колоїдного стану, тобто мікрогетерогенністю системи.