高分子溶液的光散射
正文
光散射就是一束光通過介質時在入射光方向以外的各個方向也能觀察到光強的現象。這是由於光波的電場振動,使介質中的分子產生了受迫振動的誘導偶極子,而成為二次波源，向各方向發射電磁波（即散射波）。散射光波的強度、頻率偏移、偏振度和光強的角分布等，均與分子在溶液中的大小、形狀、移動速率和分子間的相互作用等性質有關，因此，利用高分子溶液的散射現象來研究高分子在溶液中的尺寸、形狀，高分子之間的相互作用,高分子與溶劑分子之間的相互作用,分子量和分子量分布以及動態性質和擴散係數（包括轉動擴散和平移擴散）等是很有成效的途徑。20世紀70年代以來，由於雷射技術的發展，多數散射光度計已採用雷射光源,克服了經典光度計的許多困難,使光散射的工作得到迅速的發展。高分子溶液的光散射可分為彈性、準彈性、非彈性三類。
彈性散射 常稱瑞利散射。散射光的頻率與入射光的頻率相同，其散射光強可用一般散射光度計測量。當高分子的分子尺寸小於λ/20（λ為入射光在介質中的波長），且在溶液中濃度很稀，分子間距離較大，它們的相互作用可以忽略時，其散射光強是前後向對稱的，與入射光方向成θ 角的散射光強為：
為溶液折射率的濃度增量。單位散射體積的90°散射R90(光和入射光強之比)稱瑞利因子： 
最常用的測定方法有兩種：①不對稱係數法，測定與90°對稱的兩個散射角（如θ＝45°和135°）的散射強度，由不對稱係數【Z】和 P-1(90)可計算嚔w和均方半徑：
作圖,k是一個任取的數值，以便使實驗點在圖上有合適的分布(圖1)：
當c＝0和θ＝0時,外推線的截距為
，可從θ＝0外推線的斜率計算A2，從c＝0外推線的斜率計算均方半徑。20世紀70年代中期發展了小角雷射散射光度計，可以在θ＝2°～4°範圍內測定高分子溶液的散射強度，無需進行角度外推，使測定和計算嚔w值都較方便。 準彈性散射 由於高分子在溶液中的熱運動使散射光發生了都卜勒頻移，其頻率不再是入射光的單一頻率，而是以入射光頻率為中心的，頻率範圍相差不大的一組頻率（與中心頻率的差值一般在 102～103赫茲左右）。測量這種微小頻移的方法有兩種：①外差拍頻法，將入射光分出一束與散射光相混合進入光電倍增管；②自差拍頻法，不加任何參比光束，由散射光子在光電倍增管表面自相混頻。這兩種方法產生的信息均可用頻譜儀或實時相關器測定。在自差拍頻方法中，用實時相關器測到的是光電倍增管輸出電流的時間相關函式：
c(t)＝〈i(t)i(0)〉
用頻譜儀測定的則是此相關函式經傅立葉轉換的頻譜：
，κ為準彈性散射過程中波矢量的改變。當κL(L為高分子在溶液中的分子長度)值大於3時，從散射頻譜中可得出高分子轉動擴散的信息。 非彈性散射 非彈性散射的散射光頻率與入射光不同，在中心瑞利散射線的兩邊產生的兩條頻譜，稱為布里淵峰（圖2）。
瑞利－布里淵譜中峰的相對強度取決於溶液中的分子結構和鬆弛過程，可用掃描式法布里－泊羅干涉儀測量。 參考書目
錢人元等著：《高聚物的分子量測定》，科學出版社，北京，1958。
