KOLLOİDAL SİSTEMLERDE IŞIK SAÇILMASI

Madde içinden ışının geçişi, ışın enerjisinin atom, iyon veya moleküller tarafından bir anlık tutulması ve sonra parçacıklar, ilk haline dönerken her yöne yayılması olarak düşünülebilir. Dalga boyuna göre küçük olan atomik veya moleküler parçacıklar için, olumsuz girişim ışının orijinal yönü dışındaki yeniden yayılan ışının tamamına yakını ortadan kaldırır;

Bunun sonucunda ışın demetinin yayılma yolu değişmemiş gibi görünür Bunun sonucunda ışın demetinin yayılma yolu değişmemiş gibi görünür. Dikkatli gözlemlenirse, ışının küçük bir oranının bütün açılarda dağıldığını ve bu saçılan ışının şiddetinin parçacık büyüklüğü ile arttığını ortaya koyar.

Bir cismin üzerine elektromanyetik ışıma düşünce, cisimdeki elektro dağılımının titreşmesine ve cismin ışıma yapmasına sebep olur. Ortam homojen değilse ışıma diğer yönlere de saçılır.

Buna en güzel örnek güneş ışığının, ışığın havadaki tanecikler tarafından saçılmasıdır.

Rayleigh saçılması Çapları gelen ışık boyundan çok daha küçük olan tanecilerden oluşan saçılmaya RAYLEİGH SAÇILMASI adı verilir. Rayleigh saçılmış ışımanın yoğunluğu 1/ ile orantılıdır. Dolayısıyla düşük dalga boyuna sahip olan ışımalar büyük dalga boyuna göre daha şiddetli saçılır.

Nokta şeklindeki bir tanecikten Rayleigh saçılması

Gökyüzünün mavi rengi gelen beyaz güneş ışığının mavi bileşeninin çok daha yoğun bir şekilde saçılmasının bir sonucudur. Saçılma yoğunluğu aynı zamanda saçılma açısı θ ya bağlıdır. Gelen ışının polarize olmaması durumunda , saçılma ile polarize olması durumunda da İle orantılıdır.

Pratikte ışığın geliş doğrultusundan başka bir açıda gözlem yapmak çok daha uygundur. Saçılma yoğunluğu aynı zamanda ışık ile molekül arasındaki etkileşime bağlıdır. Molekülün polarizlenebilirliğinin yüksek olması durumunda bu etkileşim son derece önemlidir.

Rayleigh saçılması goeteborg_lii

Tüm bu dediklerimizi kantitatif bir teori altında birleştirirsek , bir TETA… açısında olan saçılma yoğunluğu T ; şeklinde verilir. =ağırlıkça ortalama mol kütlesi = çözünenin molar derişimi = gelen ışığın yoğunluğu = çözeltinin kırma indisi

BÜYÜK TANECİK SAÇILMASI Gelen ışığın dalga boyu, saçılma yapan taneciklerin boyutuna yakın ise, aynı molekülün değişik bölgelerinden saçılma olabilir ve farklı ışın demetleri arasındaki girişim önem kazanır. Bu etki bulutların görünüşünün sebebidir. Onları saçılmış ışık vasıtasıyla görürüz. Ama renkleri gökyüzü gibi mavi değil beyazdır.

Bunun sonucu olarak saçılma şiddeti, ufak tanecikler için RAYLEİGH saçılmasından sapar. Bu sapmanın ölçüsü olarak; oranı birkaç farklı açı kullanılarak ölçülür. = herbir açıdan gözlenen ışık şiddeti = ölçülen rayleigh saçılma şiddeti = sapma ölçütü

Bir molekül belli bir noktadan Ri kadar uzakta bulunan belli sayıda i tane atomundan oluşmuş ise, her atom çiftinden saçılan ışıma arasında girişim olur. Tüm taneciklerden gelen saçılma her moleküldeki her atom çiftinin mümkün olan her önde yaptığı katkılar göz önüne alınarak hesaplanır.

KÜÇÜK TANECİK SAÇILMASI Molekül boyutu gelen ışığın dalga boyundan çok daha küçük ise , yani sRij«1 ise (örneğin R= 5NM ve LANDA. =500 nm ise bütün sRij yaklaşık 0.1 olur) bunu sonucunda RAYLEİGH saçılmasından sapma molekülün jirasyon yarıçapı Ri’ nin karesi ile orantılı olur.

(a) küresel bir molekül ve (b) küre ile aynı dönme özelliklerine sahip olan içi boş bir küresel kabuk. Boş kabuğun yarıçapı molekülün jirasyon yarıçpıdır. R yarıçaplı bir katı kürenin jirasyon yarıçapı 0,77 R dir.

RAYLEİGH saçılmasından olan sapma Rg değerine bağlı olduğundan, saçılma yoğunluğunun incelenmesi sonunda çözeltideki bir molekülünün Rg değerinin de bulunması gerekir. Bu değer daha sonra molekülünün boyutuna bağlanabilir.

Örneğin ; Yarıçapı R olan sert bir küre için Rg = (3/5) ½R Eşitliği, uzun eksenine dik olan bir eksen boyunca dönen l uzunluğunda bir çubuk için ise, Rg= ½(3) ½ R eşitliği geçerlidir.

Jirasyon Yarıçapı