光散射儀是研究高分子和膠體的有力工具,包括動態(tài)和靜態(tài)兩個部分。靜態(tài)光散射中,得到高聚物的重均分子量、回轉(zhuǎn)半徑等;動態(tài)光散射中,求得擴散系數(shù)和流體力學(xué)半徑等;將靜態(tài)與動態(tài)有機的結(jié)合,得到高分子的聚集與分散、吸附與解析以及高分子鏈的伸展與蜷縮等形態(tài)特征。
粒子的布朗運動導(dǎo)致光強的波動,微小粒子懸浮在液體中會無規(guī)則地運動,布朗運動的速度依賴于粒子的大小和介質(zhì)粘度,粒子越小,介質(zhì)粘度越小,布朗運動越快。
動態(tài)光散射又稱為準(zhǔn)彈性光散射,主要原理為:聚合物高分子在溶液中進行布朗運動,入射光通過高分子鏈時發(fā)生散射,散射光產(chǎn)生多普勒位移,通過測定散射光頻率與入射光頻率之差,得到高分子布朗運動產(chǎn)生的平移擴散系數(shù)和旋轉(zhuǎn)擴散系數(shù),擴散系數(shù)有濃度依賴和分子量依賴性,從而獲得分子尺寸。
采用動態(tài)光散射方法,可以研究不同濃度、不同礦化度聚合物溶液中水動力學(xué)半徑的變化規(guī)律。將高分子線團看作一個直徑為Dh的等效圓球,即假設(shè)高分子鏈團為微球模型。微球主體是一個結(jié)構(gòu)獨立但相對松散的線團,這個線團在布朗運動中還會帶走一部分溶劑,微球中含有n個高分子鏈相互纏結(jié)在一起,密度比較大,周圍是溶劑化雙電子層,這個線團及周圍水化雙電層的尺寸即為高分子水動力學(xué)尺寸。