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光散射技术简介光散射技术简介光散射技术是近年发展起来的一项简便、灵敏、快速的分析技术,其分析测定在一台普通的荧光光度计上就可加以实现。
由于这种技术在研究大分子识别组装和聚集时呈现出灵敏而丰富的信号，已广泛应用于大分子的定量分析。
光散射是指一束光线通过介质时在入射光以外的方向上观测到光辐射的现象，它源于光电磁波的电场振动而导致的分子中电子产生的受迫振动所形成的偶极振子。
根据电磁理论，振动着的偶极振子是一个二次波源，它向各个方向发射的电磁波就是散射波。
光散与介质的不均匀性有关，除了真空之外的其它所有介质都有一定程度的不均匀性，从而产生散射光，只是由于介质中粒子大小不同，产生不同种类的散射。
（一）光散射现象的产生分子在吸收能量较低的光子之后并不足以使分子中电子跃迁到电子激发态，而只使电子激发至基态中较高的振动能级。
在较短的时间里(约10-12S)，电子将返回原来的能级，如果介质中粒子很小，便产生以瑞利散射为主的分子散射。
根据入射光与散射光波长的不同可以分为弹性光散射、非弹性光散射、准弹性光散射。
瑞利散射是散射波长等于入射波长的弹性散射，在远离分子吸收带、各向同性的均匀介质中，散射光强度与入射光波长的4次方成反比。
当分子在返回基态时并没有返回至原来的能级，而返回到稍高的或稍低的能级，引起的散射光称为拉曼光。
瑞利散射光和拉曼光对荧光分析有显著的影响，因而常常成为荧光分析方法灵敏度的主要限定因素。
当入射光波长接近于分子的吸收带时，即散射光频率接近或等于散射分子电子吸收的频率时，瑞利散射将偏离瑞利定律，且某些波长的强度将急剧提高，这种现象称为共振瑞利散射或共振光散射。
共振光散射比普通的瑞利散射更灵敏，能提供更丰富的信息量。
（二）共振光散射用于分析测定的原理在普通的荧光分光光度计上选择合适的激发和发射通带宽度，以λex=λem同步扫描，即得共振光散射光谱。
在共振瑞利散射峰处，测量体系的散射光强度(I)和试剂空白溶液的散射光强度(I0)，则加入待测物后体系散射光的增强程度为ΔI=I-I0，据待测物浓度和ΔI间的线性关系可进行待测物的定量测定。
光散射1光散射产生的机理如果媒质的均匀性遭到破坏，即尺度达到波长数量级的邻近媒质小块之间在光学性质上（如折射率）有较大差异，在光波作用下，它们将成为强度差别较大的次波源，而且从它们到空间各点已有不可忽略的光程差，这些次波相干叠加的结果，光场中的强度分布将与上述均匀媒质情形有所不同，这时，除了按几何光学规律传播的光线外，其他方向或多或少也有光线存有，这就是散射光，即产生了散射。
对于不均匀形态较大的媒质，光散射也可看作是反射和折射的综合结果。
散射光强除了与入射光的波长、散射角相关外，还与散射体材料的折射率（N）和机体材料的折射率相关。
目前，关于散射光强的计算理论，发展还不十分完善。
计算散射光强，最简单的近似理论为Rayleigh-Gans-Debye(RGD)理论。
对于半径较大或折射率较大的粒子，要用Mie理论来计算光强。
如果粒子达到Mie理论不适用时，就要用传统的射线光学来处理。
下面的公式可以用于聚合物光散射材料散射光强的近似计算：Iv=KI0R3π3λ0-4(n2B-n2)［1+（8/3）2R2υ2sin2(θ/2)］-2式中，K为常数，υ=2π/λ，λ为光在介质中的波长，λ0为光在真空中的波长，θ为光散射角，n是介质的平均折射率：n=nAVA+nBVB。
2光散射材料的分类根据散射机理的不同可以将光散射材料分为：面散射材料和体散射材料。
传统的光散射材料大多为面散射材料，采用面散射机理，即将透明板材或其它形状制品的一个表面(一般为内表面)打磨，涂层或将其成型模具的相对应面做喷砂或刻痕处理，利用它们粗糙的表面来产生光散射。
这种材料的一个显著缺点是：它不能较好地兼顾材料的光散射性和透明性，综合性能较差。
因而大大限制了它的应用范围。
体散射材料多为分散有光散射体的透明合成材料，起散射作用的散射体的尺寸等于或大于可见光波长。
这种材料应用了整体散射机理：即材料的内部与表面均起散射作用，能够很好地克服面散射所固有的弱点，制品具有高的光散射性，较好的透明性及优异的综合性能。
光散射畴壁光散射是指光与物质相互作用后，发生随机改变方向的现象。
在自然界中，我们常见到雾、云、烟尘、尘埃等物质使得我们能够看到散射的光线。
光散射在科学研究、大气物理学、地球科学、医学等领域都有重要的应用。
本文将讨论光散射的基本原理、分类、应用以及相关研究内容。
首先，我们需要理解光散射的基本原理。
光散射是由于光遇到物质时，原来的光线被物质的微观结构所散射而产生的现象。
光散射的过程可以分为弹性散射和非弹性散射。
在弹性散射中，入射光的频率和能量不变，只是方向发生了改变。
而在非弹性散射中，光子的能量和频率发生了变化。
光散射可以根据散射体的尺寸与光波波长的比值来进行分类。
当散射体的尺寸远大于光波波长时，称为Rayleigh散射。
这种散射发生在大气中的气溶胶颗粒上，如雾、云、烟尘等。
当散射体的尺寸与光波波长相近时，称为Mie散射。
这种散射可以解释小颗粒或大分子对光的散射现象，广泛应用于气溶胶测量、生物体内部结构的成像等领域。
当散射体的尺寸远小于光波波长时，称为几何光学散射。
这种散射常出现在多孔介质中，如砂石、液体中的悬浮物等不透明材料。
在大气物理学中，光散射的研究能够帮助我们了解大气中的气溶胶浓度、粒径分布、光学属性等。
利用激光雷达等设备，可以进行大气污染监测、气象预报、烟雾探测等应用。
在地球科学中，光散射的研究有助于我们了解大气、海洋和地表等介质的物理性质。
通过测量光散射，可以研究大气污染对气候变化的影响、海洋中的生物量分布等。
在医学应用中，光散射可以用于生物组织的成像和诊断。
光斑散射成像、激光共焦显微等技术使得医生能够更加清晰地观察到组织细胞的形态和结构。
当前，相关研究正不断深入发展。
光散射技术的改进已经推动了多个领域的发展。
例如，在空气质量监测方面，光散射技术通过激光雷达等设备可以实时监测大气中的颗粒物浓度和粒径分布，为环境保护和健康预警提供了重要依据。
此外，光散射在纳米颗粒的研究中也发挥了重要作用。
光的散射与拉曼效应光是一种电磁波，它在空气中传播时经常会发生散射现象。
散射是光线在遇到微观颗粒或分子时改变传播方向的过程。
而拉曼效应则是光与物质相互作用时，光波发生频率和能量的改变。
这两种现象起初似乎相互无关，但事实上它们之间存在着一定的联系。
首先，让我们先来了解一下光的散射现象。
光在传播过程中，当遇到气体、液体或固体中微小分子或颗粒时，便会发生散射。
散射的过程中，光线会改变原本的传播方向，并通过多次散射形成分散的光束。
光的散射与物体的大小和颗粒的浓度有关。
当物体的尺寸远远大于光的波长时，散射现象几乎不会发生。
而当物体的尺寸接近或小于光的波长时，光就会被散射出去，从而产生可见的光散射现象。
光的散射现象在日常生活中也很容易观察到，比如，在晴朗的天空中，我们可以看到散射光使天空呈现蓝色。
这是因为当太阳光透过大气层时，会与气体分子发生散射。
而气体分子对不同波长的光有不同的散射效应，而蓝色光的波长比较短，被散射得更强烈，所以我们看到的天空是蓝色的。
此外，夕阳的红色更为明显，是因为夕阳的光经过较长的传播距离后，大部分蓝光已经散射消失了，只有红光较强烈的情况下才能到达我们的眼睛。
接下来，让我们探讨一下拉曼效应。
拉曼效应是由印度籍物理学家拉曼在1928年发现的一种光与物质相互作用的现象。
它是指当光线与物质相互作用后，光波的频率和能量发生变化。
具体来说，拉曼效应主要表现为散射光的频率发生了位移，而且位移的大小与物质相互作用的类型和分子的结构有关。
拉曼效应的物理机制可以通过分析分子的振动行为来解释。
当光与物质相互作用时，光的能量可以激发物质内部的分子振动。
这种分子振动会导致散射光的频率发生变化，其中一部分光会发生频移，称为斯托克斯散射；而另一部分光则发生频率上升，称为反斯托克斯散射。
斯托克斯散射和反斯托克斯散射的频移量取决于物质的分子振动频率。
拉曼效应在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。
从科学角度来看，拉曼效应提供了一种非常有效的手段来研究物质的结构和振动行为。
