1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Сферические наночастицы серебра плавают в воде (εvis=1.8...
Разбор задачи

Сферические наночастицы серебра плавают в воде (εvis=1.8), образуя монодисперсный коллоидный раствор. Средний диаметр наночастиц составляет d=20нм, а его среднеквадратичное отклонение σd=2нм. Раствор заполняет кювету толщиной h=1см, на которую по нормали

  • Предмет: Физика
  • Автор: Кэмп
  • #Оптика
  • #Физика конденсированного состояния
Сферические наночастицы серебра плавают в воде (εvis=1.8), образуя монодисперсный коллоидный раствор. Средний диаметр наночастиц составляет d=20нм, а его среднеквадратичное отклонение σd=2нм. Раствор заполняет кювету толщиной h=1см, на которую по нормали

Условие:

Сферические наночастицы серебра плавают в воде (ε_vis=1.8), образуя монодисперсный коллоидный раствор. Средний диаметр наночастиц составляет d=20нм, а его среднеквадратичное отклонение σd=2нм. Раствор заполняет кювету толщиной h=1см, на которую по нормали к стенке падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны λ_0=380нм. Найти коэффициент пропускания кюветы, а также соотношение между поглощенной и рассеянной мощностями. Параметры диэлектрической функции серебра в видимом спектральном диапазоне: ε_Ag=1+ε_bgr -ω_p^2/(ω^2-iγω), где ω_p=9eV, 1/γ=25fs, а ε_bgr=3 (этот вклад - фоновая диэлектрическая проницаемость в серебре). Массовая доля коллоидного серебра в растворе составляет 20мг/литр. Плотность серебра 10.5г/см^3. Отражением света от стенок кюветы пренебречь.

Решение:

Шаг 1: Определение параметров раствора

  1. Массовая доля коллоидного серебра: 20 мг/литр = 0.02 г/л.
  2. Плотность серебра: 10.5 г/см³.
  3. Объем раствора: 1 литр = 1000 см³.
  4. Объем серебра в растворе:
    VAg=mAgρAg=0.02г10.5г/см30.00190476см3. V_{\text{Ag}} = \frac{m_{\text{Ag}}}{\rho_{\text{Ag}}} = \frac{0.02 \, \text{г}}{10.5 \, \text{г/см}^3} \approx 0.00190476 \, \text{см}^3.

Шаг 2: Определение числа частиц

  1. Объем одной наночастицы (сфера):
    Vчастицы=43π(d2)3=43π(20×107см2)38.38×1015см3. V_{\text{частицы}} = \frac{4}{3} \pi \left(\frac{d}{2}\right)^3 = \frac{4}{3} \pi \left(\frac{20 \times 10^{-7} \, \text{см}}{2}\right)^3 \approx 8.38 \times 10^{-15} \, \text{см}^3.
  2. Число частиц в растворе:
    N=VAgVчастицы0.00190476см38.38×1015см32.27×1011частиц. N = \frac{V_{\text{Ag}}}{V_{\text{частицы}}} \approx \frac{0.00190476 \, \text{см}^3}{8.38 \times 10^{-15} \, \text{см}^3} \approx 2.27 \times 10^{11} \, \text{частиц}.
    ...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Какой из параметров наиболее критичен для определения оптических свойств наночастиц серебра в коллоидном растворе при расчете коэффициента пропускания?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод

Выбери предмет