Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
(12.4) оказываются справедливыми, а величина р (эллиптичность отраженного света при ф=фбР) может служить некоторым эмпирическим мерилом отличия свойств поверхности от толщи вещества.
Для иллюстрации возможностей методики исследований по отражению света рассмотрим вопрос подробнее.
Проводились исследования эффекта для свободной поверхности некоторых жидкостей [34-37], причем количественной интерпретации не делалось. Общие недостатки указанных работ - недостаточная ОЧИСТКа ве- Рис- 65. Зависимость эллип-
ществ') и недостаточная чисто- (tm)чности Р от температуры *•**'' / ¦ Т для слоя пальмитиновом
та (открытой) поверхности. Me- кислоты на воде, жду тем для поверхностных явлений чистота особенно важна. Даже малые примеси, не меняющие заметно свойства вещества в объеме, могут, если они поверхностно активны, исказить структуру поверхности. Открытая поверхность жидкости, находящаяся в контакте с атмосферой, постепенно "портится";
*) В последней по времени работе [36] применялись устаревшие
методы очистки, поэтому значение р для воды получено порядка 100-250-10~5, тогда как уже в работах Рэлея [37] получено ~40-10~5.
200
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ [ГЛ. 6
в частности, возрастает значение р, что свидетельствует о возникновении поверхностного слоя загрязнений.
Зависимость от температуры в указанных работах не исследовалась.
В ряде работ [18, 19, 38] производилось обширное (около 100 жидкостей) исследование. Для полного устранения возможных загрязнений и измерения зависимости от температуры была произведена особая очистка веществ и измерения в запаянных под вакуумом кюветах. В результате очистки величины р, как и следовало ожидать, снижаются по сравнению со значением, полученным при открытой поверхности; последние этапы очистки уже практически не имеют значения. Это говорит о том, что необходимая для данного случая чистота поверхности достигнута и остаточное значение р обусловлено уже не загрязнениями поверхности, а определенными свойствами молекулярной структуры ее.
В табл. 2 и 3 (ср. такжё рис. 32) приведены некоторые результаты измерений эллиптичности (величина w=р при ф = фбР) и расчетов по формулам (23.5) -
Таблица 2
Жидкость Оптическая анизотропия молекул, V*- 101а р-105
экспери- мент теория
расчет по [1] расчет по [30]
Нитрометан 21,8 35 279 _
Вода - 45 - 57
Метиловый спирт 1,6 46 125 -
Гексан 15,0 80 160 105
Бензофенон 138,0 80 290 -
Октан 28,0 90 178 122
Этиловый спирт 2,0 95 104 .-
Нитробензол 75,4 97 260 -.
Четыреххлористый углерод 0 107 16 114
Циклогексан 5,9 110 70 104
Олово четыреххлористое 0 110 20 -
Толуол 48,0 114 214 130
Метилэтилкетон 11,3 120 151 -
Хлорбензол 54,5 123 234 135
Бензол 35,5 127 . 147 122
Пиридин 32 151 177 .
Дибромметан - 180 - ' -
§ 24]
ПРОВЕРКА ОБЩИХ ПОЛОЖЕНИИ ТЕОРИИ
201
(23.9). Можно сделать следующие общие выводы (не зависящие от теоретической интерпретации):
1. Величина р меняется в сравнительно узких пределах- от 35-10-5 до 220-10-5, а для подавляющего большинства жидкостей - от 60-10-5 до 180-10-5.
2. Имеется вполне закономерный ход в гомологических рядах. В начале ряда р быстро растет, а затем стремится к определенному пределу.
"Таблица 3
Жидкость Оптическая анизотропия молекул "гМО48 Р- О5
Экспе- римент Теория [1], расчет по формулам (23.5) и (23.6)
Р02-Р*
Нитрометан 21,8 35 279 56 10
Метиловый спирт 1,6 46 125 -1,8 - 8,5
Дибромбензол 130,0 92 329 5,6 - 22
СС14 (р, = р2=р3) 0 105 - - 16
Нафталин 190,0 110 350 63,2 -466 23,4
Дифенил 160,0 120 220 164 - 35
Бензол (Рг = Рз) 35,0 127 147 - -109 17,5
cs2 (р2=р3) 92,0 142 412 - - 27
Исследование зависимости эллиптичности от температуры приводит к результатам, показанным на рис. 66. С несомненностью установлена значительная зависимость эффекта от температуры. У большинства жидкостей, точка затвердевания которых лежит в изученном интервале, явно заметен крутой спад вблизи точки затвердевания и значительно более пологий ход вдали от нее.
Ход кривых вдали от точки затвердевания (на расстоянии более 10-30°) коррелирует с параметрами, характеризующими ориентирующие взаимодействия в жидкости [19, 38]. Это позволяет высказать предположение, что для жидкостей, где р сильно убывает с температурой, возникновение эллиптичности обусловлено в значительной мере ориентационными эффектами - различиями во взаимной ориентации молекул в толще и на поверхности, убывающими, как всякий ориентационный эффект, с температурой. Действительно, для одноатомных спиртов и карбоновых кислот у поверхности рент-
202
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ
[ГЛ. "
генографическими методами найдена большая степень упорядоченности, чем в объеме; она не обнаружена у
р-ю~5
т,°с
Р'!0~
40 О 10 30
50
70
6)
90 110
130 15::
т, °с
Рис. 66. Зависимость эллиптичности отраженного света р от температуры Т.
О
(л~б!60 А, отражение под углом Брюстера); a) 1 - нитрометан, 2 - капроновая кислота, 3 - дихлорэтан, 4 - ССЦ, 5 - масляная кислота, 6 - хлорбензол, 7 - дибромметан; б) 8 - бензофенон, 9 -бромистый этилен, 10- 0-нитро-фенол, И - циклогексанол, 12 - метилнафталин, 13 - дифенил [18, 19, 38].
