2.4.2. Светорассеяние в растворах полимеров
Опалесцировать может любая жидкость – оптически пустых жидкостей не существует. Классическая термодинамика рассматривает равновесное состояние газообразной или жидкой системы как такое состояние, при котором плотность во всем объеме имеет одну и ту же постоянную величину.
Если признать общность этого положения, то нельзя объяснить существование опалесцирования в индивидуальных жидкостях в рамках теории Рэлея, которая требует неравномерности распределения показателей преломления, а, значит, и плотностей во всем объеме. Современная статистическая термодинамика устраняет эти затруднения: она признает, что равномерное распределение плотности во всем объеме системы, находящейся в равновесном состоянии, является наиболее вероятным, но не единственно возможным. Что касается газов, то классическим примером их опалесценции является голубой цвет неба. Чем больше местные отклонения от средней частичной концентрации (так называемой флуктуации), тем ярче опалесценция.
На основании теории флуктуации, созданной М. Смолуховским, П. Дебай вывел уравнение, позволяющее определить молекулярную массу растворенного полимерного вещества (ВМС)
, (2.2.105)
где
(мутность),
, (2.2.106)
I, I0 – интенсивность падающего и рассеянного света, H– оптическая постоянная, n0 – коэффициент преломления света в растворителе, dn/dc– инкремент изменения коэффициента преломления света в растворе, NA– число Авогадро.
Молекулярная масса находится как
. (2.2.107)