Теоретические принципы светорассеяния

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Теоретические принципы светорассеяния

Содержание

2. Основной принцип конструкции лазерного прибора для измерения частиц
3. Свет: частица или волна? Свет - это поток корпускул (частиц), выбрасываемых светящимся телом, которые распространяются в
4. Свет: частица или волна? Преломление Отражение Дифракция
5. Отражение света Отражение происходит когда электромагнитная волна встречается с поверхностью, не способной поглощать энергию Законы отражения:
6. Преломления света
7. Преломление света Законы: Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости где n1 и n2 —
8. Дифракция света Дифракция (лат. Diffractus) — буквально разломанный, переломанный, способность света огибать препятствия. sinθ = λ/d
10. Рассеяние света Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. Ѡ
11. Типы рассеяния на частице
12. Рассеяние света крупными частицами
13. Теория Ми Рассеивание света сферической частицей — классическая задача электродинамики , решенная в 1908 году Густавом
14. Рассеяние Ми Векторная диаграмма Ми Угловое распределение света, рассеянного малой (а) и крупной (б) сферическими частицами.
15. интенсивность рассеяния красного света лазера, который рассеивается на золотые частички диаметра 1,5 µм – красная линия
16. Теория Фраунгофера Теория Фраунгофера описывает часть отклонения света, которое происходит исключительно за счет дифракции.
18. Одновременное измерение крупных и малых частиц (DLS) Сигнал малых частиц перекрывается сигналом крупных частиц. I ˜
19. Многократное рассеяние Высокая концентрация частиц приводит к тому, что фотоны рассеиваются больше чем один раз.
20. Абсорбция Поглощение света в белом золе
21. Броуновское движение В результате броуновского движения под действием постоянных столкновений молекул жидкости с диспергированными частицами они
22. Интерференция рассеяного луча Излучение рассеивается от каждой движущейся в результате броуновского движения частицы, вызывая изменения в
23. МЕТОДЫ •Статическое рассеивание света (СРС= лазерная дифракция) –Основано на свойствах рассеивания света –Диапазон измерений: от нескольких
24. Динамическое рассеяние света (DLS) При динамическом рассеянии света для определения размера частиц используется изменение интенсивности рассеяния
25. Временная автокорреляционная функция Для больших времен корреляция отсутствует, и автокорреляционная функция равна квадрату средней интенсивности рассеяния
26. Корреляционная функция интенсивности рассеянного света имеет вид: Волновой вектор флуктуаций концентрации описывается выражением: Автокорреляционная функция рассеянного
27. Основные идеи метода динамического рассеяния света Броуновское движение дисперсных частиц или макромолекул в жидкости приводит к
30. Гидродинамический радиус Когда диспергированная частица движется в жидкой среде, тонкий, электрический дипольный слой зачастую налипает на
31. Достоинства метода 1. Метод спектроскопии рассеяния занимает важное место в метрологии нанообъектов, допуская интегрирование в технологический
32. Недостатки метода 1. Невозможность определения формы объектов 2. Возможность артефактов в случае наличия объектов сложной формы
33. Статическое рассеяние света При статическом рассеянии света (лазерная дифракцией) для определения размера частиц используется угловая зависимость
35. Скачать презентацию

Слайд 2

Основной принцип конструкции лазерного прибора для измерения частиц

Слайд 3

Свет: частица или волна?
Свет - это поток корпускул (частиц), выбрасываемых светящимся

телом, которые распространяются в пространстве прямолинейно;
Свет - это механические волны.

Слайд 4

Свет: частица или волна?
Преломление
Отражение
Дифракция

Слайд 5

Отражение света
Отражение происходит когда электромагнитная волна встречается с поверхностью, не способной

поглощать энергию
Законы отражения:
Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости
Угол падения равен углу отражения

Слайд 6

Преломления света

Слайд 7

Преломление света
Законы:
Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости

где n1

и n2 — абсолютные показатели
преломления 1-й и 2-й сред.

Слайд 8

$Дифракция света Дифракция (лат. Diffractus) — буквально разломанный, переломанный, способность света огибать препятствия. sinθ = λ/d$

Дифракция света
Дифракция (лат. Diffractus) — буквально разломанный, переломанный, способность света огибать препятствия.
sinθ =

λ/d

Слайд 9

Слайд 10

Рассеяние света
Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии

с веществом.

Ѡ - частота падающего света;
Ѡ'-рассеянного света.
Если Ѡ =Ѡ' — упругое рассеяние
Если Ѡ≠ Ѡ' — неупругое рассеяние
Ѡ Ѡ' < стоксово рассеяние
Ѡ Ѡ' > антистоксово рассеяние

Рассеиваемый свет даёт информацию о структуре и динамике материала.

Слайд 11

Типы рассеяния на частице

Слайд 12

Рассеяние света крупными частицами

Слайд 13

Теория Ми
Рассеивание света сферической частицей — классическая задача электродинамики , решенная

в 1908 году Густавом Ми для сферической частицы произвольного размера

Задача рассматривает рассеяния электромагнитной волны с напряженностью электрического поля
где ω - частота , k - волновой вектор , а E0 - амплитуда волны, на сферической частице с радиусом R и диэлектрической проницаемостью ε.

Слайд 14

Рассеяние Ми Векторная диаграмма Ми
Угловое распределение света, рассеянного малой (а) и крупной

(б) сферическими частицами. Заштрихована область поляризованного рассеянного света

Слайд 15

интенсивность рассеяния красного света лазера, который рассеивается на золотые частички диаметра

1,5 µм – красная линия – и на золотые частицы диаметра 0,5 µм – синяя линия –

Слайд 16

Теория Фраунгофера
Теория Фраунгофера описывает часть отклонения света, которое происходит исключительно за

счет дифракции.

Слайд 17

Слайд 18

Одновременное измерение крупных и малых частиц (DLS)
Сигнал малых частиц перекрывается сигналом

крупных частиц.
I

Слайд 19

Многократное рассеяние
Высокая концентрация частиц приводит к тому, что фотоны рассеиваются больше

чем один раз.

Слайд 20

Абсорбция
Поглощение света в белом золе

Слайд 21

Броуновское движение
В результате броуновского движения под действием постоянных столкновений молекул жидкости

с диспергированными частицами они также приходят в совершенно хаотичное, разнонаправленное движение.

Слайд 22

Интерференция рассеяного луча
Излучение рассеивается от каждой движущейся в результате броуновского движения

частицы, вызывая изменения в частоте рассеянного света

Слайд 23

МЕТОДЫ
•Статическое рассеивание света
(СРС= лазерная дифракция)
–Основано на свойствах рассеивания света
–Диапазон измерений:

от нескольких нм до нескольких мм
•Динамическое рассеивание света (ДРС)
–Основано на эффекте Броуновского движения, эффекте Допплера
–Диапазон измерений: 1нм-несколько μм

Слайд 24

Динамическое рассеяние света (DLS)
При динамическом рассеянии света для определения размера частиц

используется изменение интенсивности рассеяния во времени.

Слайд 25

Временная автокорреляционная функция
Для больших времен корреляция отсутствует, и автокорреляционная функция

равна квадрату средней интенсивности рассеяния
Релаксация микроскопических флуктуаций концентрации к равновесному состоянию может быть описана первым законом Фика

Слайд 26

Корреляционная функция интенсивности рассеянного света имеет вид:
Волновой вектор флуктуаций концентрации описывается

выражением:

Автокорреляционная функция рассеянного света

Слайд 27

Основные идеи метода динамического рассеяния света
Броуновское движение дисперсных частиц или макромолекул

в жидкости приводит к флуктуациям локальной концентрации частиц.
Коэффициент диффузии частиц обратно пропорционален характерному времени релаксации флуктуаций интенсивности рассеянного света.
Размер частиц рассчитывается по формуле Стокса-Эйнштейна, которая связывает размер частиц с их коэффициентом диффузии и вязкостью жидкости.

Слайд 28

Слайд 29

Слайд 30

Гидродинамический радиус
Когда диспергированная частица движется в жидкой среде, тонкий, электрический дипольный

слой зачастую налипает на ее поверхности.

Слайд 31

Достоинства метода
1. Метод спектроскопии рассеяния занимает важное место в метрологии нанообъектов,

допуская интегрирование в технологический процесс изготовления
2. Дает возможность работы в жидкой среде в условиях близких к нативным
3. Отличается простотой пробоподготовки
4. Обеспечивает возможность оперативного получения распределения наночастиц по размерам
5. Не вызывает воздействия на объект исследования
6. Наличие резкой зависимости интенсивности рассеянного света от размера взвешенных частиц (пропорционально шестой степени характерного размера) позволяет надежно измерять распределение тяжелых частиц на фоне мелких
7. Обеспечивает простоту эксплуатации

Слайд 32

Недостатки метода
1. Невозможность определения формы объектов
2. Возможность артефактов в случае наличия

объектов сложной формы (программное обеспечение может идентифицировать такие объекты в виде нескольких объектов с разными размерами)
3. Необходимость подбора жидкости – растворителя в случае необходимости исследования гидрофобных нанопорошков
4. Наличие резкой зависимости интенсивности рассеянного света от размера взвешенных частиц (пропорционально шестой степени характерного размера), что затрудняет измерение легких частиц на фоне тяжелых и требует достижения уникальных значений технических характеристик прибора.

Слайд 33

Статическое рассеяние света
При статическом рассеянии света (лазерная дифракцией) для определения размера

частиц используется угловая зависимость интенсивности рассеяния.

Теоретические принципы светорассеяния

Содержание

Основной принцип конструкции лазерного прибора для измерения частиц

Свет: частица или волна?Свет - это поток корпускул (частиц), выбрасываемых светящимся

Свет: частица или волна?ПреломлениеОтражениеДифракция

Отражение светаОтражение происходит когда электромагнитная волна встречается с поверхностью, не способной

Преломления света

Преломление светаЗаконы:Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости где n1

Дифракция светаДифракция (лат. Diffractus) — буквально разломанный, переломанный, способность света огибать препятствия.sinθ =

Рассеяние света Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии

Типы рассеяния на частице

Рассеяние света крупными частицами

Теория МиРассеивание света сферической частицей — классическая задача электродинамики , решенная

Рассеяние Ми Векторная диаграмма МиУгловое распределение света, рассеянного малой (а) и крупной

интенсивность рассеяния красного света лазера, который рассеивается на золотые частички диаметра

Теория ФраунгофераТеория Фраунгофера описывает часть отклонения света, которое происходит исключительно за

Одновременное измерение крупных и малых частиц (DLS)Сигнал малых частиц перекрывается сигналом

Многократное рассеяниеВысокая концентрация частиц приводит к тому, что фотоны рассеиваются больше

АбсорбцияПоглощение света в белом золе

Броуновское движениеВ результате броуновского движения под действием постоянных столкновений молекул жидкости

Интерференция рассеяного лучаИзлучение рассеивается от каждой движущейся в результате броуновского движения

МЕТОДЫ •Статическое рассеивание света (СРС= лазерная дифракция)–Основано на свойствах рассеивания света–Диапазон измерений:

Динамическое рассеяние света (DLS)При динамическом рассеянии света для определения размера частиц

Временная автокорреляционная функция Для больших времен корреляция отсутствует, и автокорреляционная функция

Корреляционная функция интенсивности рассеянного света имеет вид:Волновой вектор флуктуаций концентрации описывается

Основные идеи метода динамического рассеяния света Броуновское движение дисперсных частиц или макромолекул

Гидродинамический радиусКогда диспергированная частица движется в жидкой среде, тонкий, электрический дипольный

Достоинства метода1. Метод спектроскопии рассеяния занимает важное место в метрологии нанообъектов,

Недостатки метода1. Невозможность определения формы объектов2. Возможность артефактов в случае наличия

Статическое рассеяние светаПри статическом рассеянии света (лазерная дифракцией) для определения размера

Похожие презентации