Главная -> Словарь

Индикатриса рассеяния

В работе излагаются принятые учнас способы определения числа и размера частиц загрязнений в масле, основанные на принципах светорассеяния под малыми и большими углами; в первом случае можно фиксировать частицы размером от 2 до 100 мкм, во втором от 0,1 до 10 мкм. В обоих случаях установка имеет источник света , оптическую систему , кювету с исследуемым маслом, приемник рассеянного света и регистрирующую аппаратуру. Приемник рассеянного света расположен на специальном перемещающем устройстве, что позволяет изменять угол наблюдения при измерении индикатрисы рассеяния. При светорассеянии под малыми углами перемещающим устройством служит площадка, поступательно движущаяся перпендикулярно пучку света, а при светорассеянии под большими углами — вращающаяся платформа. В первом случае данные обрабатывают на специальном вычислительном устройстве, во втором при обработке данных используют методы статической регуляризации, а для вычисления результатов применяют ЭВМ.

В пространстве распределение интенсивности рассеянного света образует сплошную поверхность. Сечение этой поверхности плоскостями дает индикатрисы рассеяния. Интенсивность рассеянного света 'пропорциональна квадрату объема частицы. Параметры, входящие в формулу Рэлея, либо характеризуют экспериментальную установку , либо дисперсионную среду и дисперсную фазу .

При изменении индикатрисы рассеяния на малых углах использовали прямоугольную кювету с плоскопараллельными стенками. Кювета оборудована механической мешалкой, которая устанавливается вне зоны освещенного объема. Вращение мешалки

Рис. 107. Пример записи индикатрисы рассеяния под малыми углами.

Для изменения угла наблюдения при измерении индикатрисы рассеяния приемная оптическая система и приемник лучистой энергии перемещаются в горизонтальной плоскости с помощью установки УПГ-56, которая обеспечивает вращение с 43 фиксированными угловыми скоростями от 1,25'/с до 360°/с. Установка УПГ-56 состоит из поворотного стола , многоступенчатого шестеренного редуктора со встроенным в цепь фрикционным звеном и электродвигателя. В центре вращения платформы неподвижно укреплен предметный столик, на котором размещается кювета. Узел крепления столика обеспечивает его неподвижность при вращении платформы с заданной постоянной угловой скоростью. Приемником рассеянного света является ФЭУ-51. В качестве регистрирующего устройства на установке используется высокоомный электронный потенциометр ЭППВ-60МЗ.

Исследование методом светорассеяния * фазового состояния алкано-цикланов позволило установить, что в процессе окисления дисимметрия индикатрис светорассеяния практически не изменяется; лишь при окислении алкано-цикланов из топлива Т-5 дисимметрия рассеяния составила 1,04. Максимальное изменение индикатрисы рассеяния происходит при окислении декалина и его алкилзамещ,енных гомологов . По-видимому, именно присутствием большего количества алкилпроизводных декалина следует объяснить увеличение светорассеяния при окислении алкано-цикланов из Т-5.

При учете поляризации излучения К„, Кр я / зависят от поляризационных свойств луча. Однако в большинстве случ:а.

Для частиц малого размера индикатрисы рассеяния симметричны относительно плоскости, проходящей через центр частицы и перпендикулярной к направлению распространения падающего света. Интенсивность рассеяния достигает максимума в направлении, совпадающем с направлением падающего излучения , и в обратном направлении . Минимум интенсивности рассеяния наблюдается при р = 90°. При увеличении размера частицы симметрия формы индикатрисы нарушается , причем в направлении падающего светового пучка интенсивность рассеяния больше, чем в обратном направлении.

Анализ уравнений и позволяет проследить эволюцию индикатрисы рассеяния для сферических частиц в зависимости от значения безразмерного радиуса р и при изменении показателя лреломления т вещества. Индикатриса рассеяния определяется

Оптические методы исследования позволяют получать значительный объем информации о структуре молекул растворенного вещества, характере и величине связи их с молекулами растворителя. Под оптическими не обязательно понимаются методы, связанные с использованием электромагнитных волн видимого диапазона . При взаимодействии электромагнитных волн с веществом в общем случае возможны процессы отражения, поглощения и пропускания. Анализ параметров электромагнитного излучения , провзаимодействовавшего с молекулами растворителя и растворенных веществ, позволяет судить о характере сольватации их молекулами растворителя, средней скорости обмена этих молекул в координационной сфере и т. д. К числу наиболее важных относятся спектроскопические методы исследования. Применение их основано на законе Ламберта — Бера :

Если интенсивцость света одинакова во всех направлениях, то / = 1 . Практически индикатриса рассеяния света элементарным объемом нефтепродуктов сильно вытянута вперед относительно направления распространения падающего света.

Формулы и определяют основные параметры теории рассеяния Ми. Из них можно получить остальные величины, необходимые для описания интенсивности и поляризации излучения, рассеянного отдельной частицей или системой частиц. Как следует из уравнений Ми, индикатриса рассеяния выражается функцией (((401

Если размер частиц увеличивается еще больше , то индикатриса рассеяния имеет колебательный характер с резко выраженными максимумами и минимумами. Число максимумов и минимумов приблизительно равно значению р. При дальнейшем увеличении размера частиц практически весь рассеянный свет будет распространяться в направлении, близком р -»- 0.

Анализ уравнений и позволяет проследить эволюцию индикатрисы рассеяния для сферических частиц в зависимости от значения безразмерного радиуса р и при изменении показателя лреломления т вещества. Индикатриса рассеяния определяется

малых частиц к большим. При т = оо даже самые малые частицы не дают рэлеевского рассеяния. В этом случае наблюдается преимущественное рассеяние назад. Интенсивность рассеяния вперед при р = 0,5 составляет лишь 1/9 интенсивности рассеяния назад. Причина такой картины рассеяния состоит в том, что кроме электрического дипольного излучения происходит также магнитное ди-польное излучение. Рассеяние назад наблюдается до р = 1,4. При больших значениях р индикатриса рассеяния вытянута вперед. Наглядное представление о форме индикатрисы рассеяния в зависимости от величиныр в этой области дает рис. 2.5, где показано угловое распределение света для значений р, равных 0,5, 1, 3, 5, 10. Отметим, что, начиная с р = 3, индикатрисы рассеяния можно разделить на две части: на дифрагированный свет и на отраженный свет .

В области геометрической оптики индикатриса рассеяния определяется дифракционной картиной и явлением отражения и преломления . В верхнем конце 6-го участка, где m - оо, преобладает отражение. При уменьшении т увеличивается преломление и большая часть света проходит после двух преломлений без внутреннего отражения. Если величина т — 1 продолжает уменьшаться, то проходящий свет отклоняется уже меньше, его интенсивность увеличивается и в конце концов становится сравнимой с интенсивностью дифрагированного света. Здесь появляется оптическая интерференция, которая имеет место на участке 4. На этом участке диаграммы р — т. свет рассеивается в дифракционные кольца с аномальными размерами и распределением яркости.

Участок 2 диаграммы р — т характеризуется малым значением фазовых сдвигов: р