準彈性光散射

　　散射光場以入射光的頻率ω₀為中心而展寬的現象。在入射光交變電場的作用下，介質分子中誘導產生的偶極振子的振動頻率應與原場的相同。實際上，質點不停地作佈朗運動，自多普勒效應可知，對處於靜止參考系中的觀察者來說，運動著的振子輻射的次波頻率與其運動速度有關。質點運動速度遠低於光速，故這種頻移的幅度很小。質點的運動有快有慢，頻移也有分佈範圍。總起來講，散射光場將以入射光的頻率為中心而展寬，故稱為準彈性光散散射。

　　通常，展寬的散射光場的譜密度S(ω)呈洛倫茲型：

式中ω是散射光頻率，Γ為頻率展寬寬度，簡稱線寬，它和描述質點佈朗運動強度的擴散系數D之間的關系為Γ＝D|K|²，式中K為散射矢量，其大小為

。線寬與原場頻率相比是非常小的，隻有當單色性和相幹性很好的激光出現後，利用光拍技術才能測量出線寬值（約 10 ²～ 10 ⁴赫茲）。

　　也可以從時域來考察光散射。佈朗運動使得散射體積中諸質點間的位相關系隨時間不斷地變化著，因此在觀測處的散射光場隨時間不斷地漲落。通常用時間相關函數來統計描述隨機漲落過程。實驗中用相關儀直接測得散射光強的時間相關函數R_I(τ)，式中τ是延遲時間。對單分散的稀溶膠或大分子溶液，歸一化的R_I(τ)與τ間有下述關系：

R_I(τ)＝1+exp(-2Γτ)

以ln[ R _I( τ)-1]對 τ作圖得一直線，自斜率可確定擴散系數。同一物理量的譜密度與時間相關函數是傅裡葉變換關系。

　　準彈性光散射是探測質點動態性質的重要手段，故也稱動態光散射，其主要應用是能快速準確地測定溶液中大分子或膠體質點的平動擴散系數，從而可得出質點大小（流體力學半徑）。它不僅具有不幹擾、不破壞體系原有狀態的優點，對於多分散體系，它還能提供關於質點大小分佈的信息。

　　與經典光散射不同，動態光散射可研究與質點運動相關聯的散射光強漲落過程，在一定條件下也可用於測定非球形質點的轉動擴散系數，研究分子的構象變化(如螺旋體-線團轉變)、膠團的球-棒轉變、雙分子反應的動力學、肌肉收縮、電泳淌度等，所以它是一種很有用的研究方法。適用的質點粒度范圍是幾個納米至1微米，運動過程的時標是1微秒到1秒。

　　

參考書目

　B.J.Berne and R.Pecora，Dynamic Light Scatte-ring with Applications to Chemistry，Biology andPhysics，John Wiley &Sons，New York，1976.