Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
100
W0
n.C*^<v
а
^Чхм-А
25
20
О 20 40 60
а)
100 120 Т,°С
7,0
НО 60
S!
во 100 Г, Г
Рис. 68. Зависимость эллиптичности р отраженного света от температуры Т.
а) /-для раствора бензол (0,6 мол. доли) >- хлор-бензол, 2- бензол (0,6 мол. доли) - бензиловый спирт; б) пропиловый спирт (п. с.) и метилаце-тат (м. а.) (тонкие линии - поверхностное натяжение компонент С). Цифры у кривых - состав раствора, мол. доли.
для чистого бензола. Однако при нагреве и возрастании толщины адсорбционного слоя эффект возрастает, ибо здесь отличия структуры от толщи не уменьшаются. В обоих случаях ход явления примерно одинаков. Значения р не сильно отличаются от чистых жидкостей; это говорит о том, что толщина слоя - того же порядка, что и у последних.
Далее были проведены опыты, в которых смешивались компоненты, имеющие различные зависимости поверхностного натяжения от температуры, и поэтому при нагреве сменяющие друг друга в качестве поверхностноактивных компонент. Была взята смесь пропиловый спирт - метилацетат. Значения р для них мало отличаются, поэтому смена не оказывает заметного влияния (рис. 68, б). Таким образом, выводы теории подтверждаются. Возможное убывание р с температурой для И*
212
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ 1ГЛ. 6
изолированных компонент только увеличит надежность этого вывода.
Подобные исследования были продолжены [62]; исследованы растворы спиртов в гексане и воде.
На рис. 69 приведены некоторые результаты измерений политерм эллиптичности и термодинамических расчетов максимальной возможной толщины слоя. Как видно, ход политерм немонотонен и имеется определенная
Рис. 69. Изотермы коэффициента эллиптичности отраженного света р и вычисленной из термодинамических соображений минимально возможной толщины I поверхностного слоя для систем спирты -
гексан [62].
а) метиловый спирт, 1 - 33 °С, 2 - 35°, 3<- 40е, 4 - 45е; б) этиловый спирт, 1 - 20°, 2 - 25°, 3 - 30(r), 4 - 35°; е) пропиловый спирт, 1-20°, 2-25°,
3 - 30°, 4 - 35°.
корреляция оптических и термодинамических парамет-ров. По-видимому, подобный метод исследований весьма многообещающ.
Отметим е!де, что немонотонный ход политерм для растворов наблюдался также для других параметров и объяснялся некоторыми структурными изменениями раствора [63], происходящими с температурой. Наблюдение смесей, интересное само по себе, весьма существенно также с точки зрения изучения влияния примесей на ход явлений. Видно, что наличие примесей приводит к зависимости от температуры, обратной наблюдаемой в чистых жидкостях.
Явления в растворах
213
Отсюда можно сделать вывод, что наличие примесей может только уменьшить спад р(Г) и, таким образом, наблюденные изменения для гомогенных жидкостей не могут быть следствием загрязнений. В заключение укажем, что данный метод значительно чувствительнее люминесцентного метода, ибо последний не позволяет уловить отличия поверхности от объема.
Рис. 70. Изотермы коэффициента эллиптичности отраженного света р и минимально возможной толщины поверхностного слоя I для системы нитробензол - гексан (Гва0сл = 20,8° С, Срассл = 43 мол % нитробензола) [65].
/ - 21,5°; г -23°; 3 - 25°; 4 - 30°; 5 - 35°; 6 - 40 'С.
В последнее время исследовалась также поверхность расслаивающегося раствора вблизи температуры расслаивания в закритической области (на 0,7° выше тем-
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ
11'л. 6
пературы расслаивания). Показана корреляция р и толщины поверхностного слоя, рассчитанной термодинамически, и рост р при приближении к Tpicca, особенно вблизи состава, отвечающего критической точке расслаивания [64, 65].
На рис. 70 показаны результаты, полученные для системы нитробензол - гексан. Следует отметить, что на том расстоянии от TKV, при котором велись измерения, в растворе могут уже возникать некоторые градиенты плотности и концентрации1). Интересно было бы
R.%
Рис. 71. Коэффициенты отражения при нормальном падении от поверхности раздела воздух - раствор для системы метиловый спирт-анилин при 20 °С:
R - измеренный; рассчи-
танный в отсутствие поверхностного слоя [65].
Рис. 72. Отношение тех же коэффициентов отражения при нормальном падении для системы нитробензол - гексан вблизи критической точки
[68] (Т'рассл-кр -20,8 ).
связать полученные результаты с ходом других поверх* ностных явлений, найденных в работах [20, 26, 28] и др, для бинарных растворов.
Мы рассматривали явления, связанные со структурой поверхности, но не с загрязнениями; однако из изложенного видно, что эллиптичность служит очень хорошим индикатором появления и природы различных загрязнений. Вместе с тем видно, что неконтролируемые загряз-
Отражение вблизи Ткр при ф=0 с учетом гравитационного эффекта проанализировано в работе [66].
§ 27] ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА ОТ ПОЛУПРОВОДНИКОВ 215
нения представляют большую опасность, ввиду крайней чувствительности к ним эффекта.
Методы эллипсометрии широко используются для исследования молекулярных адсорбционных слоев [67]; о подробностях применений см. § 34.
Существуют также более простые по технике экспериментальные методы, дающие, однако, меньше информации. Так, в работе [68] и ряде других (см. список литературы в работе [65]) производились измерения коэффициента отражения при нормальном падении от границы раздела пар - раствор и вычислялись коэффициенты отражения для гипотетического случая, когда поверхностных слоев нет, среды идеально однородны, а поверхность раздела - геометрическая плоскость, Расхождение соответствующих кривых (рис. 71), служит некоторой эмпирической характеристикой поверхностного слоя. Для системы нитробензол - гексан при ДГ=Гкр-7=0,4 °С авторы работы [65] оценивают
