Молекулярное рассеяние

Особенный интерес представляют те случаи, когда мы не можем говорить о мутной среде в вышеупомянутом смысле слова, т. е. когда среда представляет собой жидкость (или газ), тщательно осво­божденную от посторонних примесей или загрязнений. Обычная схема для наблюдения молекулярного рассеяния в газах и жидкостях, обеспечивающая устранение паразитного света, отра­женного стенками сосуда, изображена на рис. 8.3.1. Здесь изображен источ­ник интенсивного света, А-специальный сосуд, наполненный изу­чаемым веществом: свет, попавший в изогнутые в виде рогов зачер­ненные концы трубок, не может отразиться обратно к наблюдателю, а испытывает многократные отражения внутри трубок, постепенно поглощаясь в зачерненных стенках; W-призма Волластона, служа­щая для поляризационных измерений, О-фотокамера. Для опреде­ления интенсивности рассеянного света, т. е. определения того, какая часть световой энергии рассеивается в стороны, установка дополняется соответствующими приспособлениями.

При этом надо иметь в виду, что свет, вступающий в столб ве­щества, будет рассеиваться последовательно каждым слоем этого вещества. А так как молекулярное рассеяние очень слабо, то све­товой поток, проникающий в более глубокие слои, практически не будет ослаблен, так что рассеяние будет пропорционально тол­щине рассеивающего слоя, конечно, если последний не достигает очень большой толщины, как это имеет место, например, при рас­сеянии атмосферой.

Рис. 8.3.1

Молекулярное рассеяние света в чистом веществе

Физи­ческая причина, могущая обусловить молекулярное рассеяние света в чистом веществе, лежит, как указано выше, в нарушении опти­ческой однородности среды благодаря статистическим отступлениям свойств среды от некоторого среднего (флуктуации).

В 1910 г. Эйнштейн дал количественную теорию молекулярного рассеяния света, основанную на идее флуктуации плотности, при­надлежащей Смолуховскому.

Легко предвидеть общий характер искомой зависимости. Интен­сивность рассеяния тем сильнее, чем значительнее нарушения опти­ческой однородности, т. е. чем сильнее изменение показателя преломления  при изменении плотности. С дру­гой стороны, изменения плотности (флуктуации) тем значительнее, чем больше вызывающая их энергия теплового движения kT (k- постоянная Больцмана, Т-абсолютная температура) и чем сильнее сжимаемость вещества.