Zavaros környezetben az ibolya és a kék fény szóródik a leginkább, míg a narancssárga és a piros fény a legkevésbé.

A Tyndall-effektust a fénysugarak és a különböző közegek kölcsönhatását vizsgáló tudósok eredményeként fedezték fel. Megállapította, hogy amikor a fénysugarak apró szilárd részecskék szuszpenzióját tartalmazó közegen haladnak át - például poros vagy füstös levegőn, kolloid oldatokon, homályos üvegen -, a szórási hatás csökken, ahogy a sugár spektrális színe ibolya-kékről sárgára változik. - a spektrum vörös része. Ha azonban a fehér fényt, például a teljes színspektrumot tartalmazó napfényt zavaros közegen engedik át, akkor a spektrum kék részének fénye részben szétszóródik, míg a zöld-sárga-piros intenzitása. a fény egy része szinte változatlan marad. Ezért, ha a szórt fényt azután nézzük, hogy az áthaladt egy felhős közegen a fényforrástól távol, kékebbnek fog tűnni, mint az eredeti fény. Ha egy fényforrást a szórási vonal mentén, azaz zavaros közegen keresztül nézünk, a forrás vörösebbnek tűnik számunkra, mint amilyen valójában. Ez az oka annak, hogy például az erdőtüzekből származó pára kékes-lilás színű számunkra.

A Tyndall-effektus akkor lép fel, amikor olyan lebegő részecskék szóródnak szét, amelyek mérete tízszeresen haladja meg az atomok méreteit. Ha a szuszpenziós részecskéket a fény hullámhosszának 1/20-a nagyságrendűre (körülbelül 25 nm-től és afelettitől) megnagyobbítjuk, akkor szóródás alakul ki. sokszínű, vagyis a fény elkezd egyenletesen szóródni a teljes látható színtartományon az ibolya-pirosig. Ennek eredményeként a Tyndall-effektus eltűnik. Ez az oka annak, hogy a sűrű köd- vagy gomolyfelhők fehérnek tűnnek számunkra – mikrontól milliméterig terjedő szemcseátmérőjű vízpor sűrű szuszpenziójából állnak, ami jóval meghaladja a Tyndall-szórási küszöböt.

Azt gondolhatnánk, hogy az ég kéknek tűnik számunkra a Tyndall-effektus miatt, de ez nem így van. Felhők vagy füst hiányában az ég kék színűvé válik a levegőmolekulák általi „napfény” szórása miatt. Ezt a fajta szóródást ún Rayleigh szórása(Sir Rayleigh nyomán; lásd Rayleigh-kritérium). A Rayleigh-szórásban a kék és cián fény még jobban szóródik, mint a Tyndall-effektusban: például a 400 nm hullámhosszú kék fény a tiszta levegőben kilencszer erősebben szóródik, mint a 700 nm hullámhosszú vörös fény. Ezért tűnik számunkra kéknek az égbolt - a napfény a teljes spektrumtartományban szétszóródik, de a spektrum kék részén szinte egy nagyságrenddel erősebb, mint a vörösben. A barnulást okozó ultraibolya sugarak még erősebben szóródnak. Éppen ezért a barnaság meglehetősen egyenletesen oszlik el a testen, még azokat a bőrterületeket is lefedi, amelyek nincsenek kitéve közvetlen napsugárzásnak.

Az egyik pohár nátrium-klorid oldattal, a másik tojásfehérje-hidroszollal, nehéz megállapítani, hogy melyik a kolloid oldat és melyik a valódi, mivel mindkét folyadék színtelen és átlátszó megjelenésű (85. ábra). Ezek a megoldások azonban könnyen megkülönböztethetők a következő kísérlet elvégzésével. Tegyünk rá egy fényálló, lyukas tokot (az asztali lámpát), amely elé egy lencsét teszünk, hogy keskenyebb és világosabb fénysugarat kapjunk. Ha mindkét üveget a fénysugár útjába helyezzük, a szolos üvegben fényutat (kúpot) látunk, míg a nátrium-kloridos üvegben szinte láthatatlan a sugár. Azok a tudósok után, akik először figyelték meg ezt a jelenséget, a folyadékban lévő világító kúpot Faraday-Tyndall kúpnak (vagy hatásnak) nevezték el. Ez a hatás minden kolloid oldatra jellemző.

A Faraday-Tyndall effektus tehát az opaleszcenciával azonos jelenség, és csak a kolloid állapot típusában, azaz a rendszer mikroheterogenitásában tér el az utóbbitól.

A VMC-oldatokban a Faraday-Tyndall-effektus nem mutatható ki egyértelműen, mivel az n oldott anyag szolvatált részecskéinek törésmutatója alig tér el a Po oldószer törésmutatójától, ezért az n - o-O különbség, valamint az oldott anyag intenzitása. A VMC-oldatok fényszórása jelentéktelen (lásd VII. fejezet, 91). Ugyanezen okból a makromolekulákat nem lehet ultramikroszkóp alatt kimutatni.

Az erősen diszpergált rendszerek összes optikai tulajdonsága, amelyek közül itt a színt, az opaleszcenciát, a Faraday-Tyndall-effektust és az ultramikroszkóppal megfigyelhető jelenségeket vizsgáljuk, elsősorban azért érdekes, mert amint azt az 1. ábra nagyon sematikusan szemlélteti. A 2. ábra szerint intenzitásuk a diszperzió kolloid tartományában a legnagyobb. Ez a tulajdonság annak köszönhető, hogy a spektrum látható részének fényhullámhossza (760-400 mmk) meghaladja az erősen diszpergált rendszerek részecskeméretét (200-2 mmk). Ezen tulajdonságok kifejeződésének intenzitása a d diszpergált fázis és az o diszperziós közeg anyagainak sűrűségeitől, valamint n és n törésmutatóik különbségétől függ. Minél nagyobb a d- és n-n különbség, annál nagyobb élesen fejeződnek ki az optikai tulajdonságok. Ez magyarázza azt a tényt, hogy az optikai tulajdonságok általában összehasonlíthatatlanul kifejezettebbek a szolokban (különösen a fémesekben), mint a nagy molekulatömegű vegyületek oldataiban. Emiatt az optikai tulajdonságok további leírása szinte kizárólag a szolokra vonatkozik.

OPALESZCENIA ÉS A FARADAY-TYNDALL HATÁS

Megállapítást nyert, hogy amikor egy fénysugarat tiszta vízen és más tiszta folyadékokon, valamint tiszta (azaz cseppektől, víz- és porkristályoktól mentes) levegőn, valamint kis molekulatömegű oldott anyagot tartalmazó oldatokon vezetnek át, a Faraday-Tyndall-effektus nem figyelhető meg, ahogy náluk és az opálosodás sem figyelhető meg. Az ilyen adathordozókat optikailag üresnek nevezzük. Következésképpen a Faraday-Tyndall-effektus fontos eszköz volt a kolloid állapot, azaz a rendszer mikroheterogenitásának kimutatására.

Faraday - Tyndall, és maga a jelenség a Faraday - Tyndall effektus.

Az apró részecskék általi fényszórás jelensége abban rejlik

A mű szövegét képek és képletek nélkül közöljük.
A munka teljes verziója elérhető a "Munkafájlok" fülön PDF formátumban

Bevezetés

Mindannyian mindennapi életünk során nem egyszer találkoztunk és szembesülünk olyan jelenségekkel, amelyek egyrészt hétköznapiak, másrészt elképesztőek, anélkül, hogy egyáltalán belegondoltunk volna, milyen figyelemre méltó fizikai jelenségekkel állunk szemben.

A jövőben egy olyan tudománnyal szeretném összekötni az életemet, mint a fizika, ezért már most is érdekelnek a témával kapcsolatos kérdések, és az egyik optikai effektust választottam kutatásaim témájául.

A mai napig vannak művek optikai effektusokkal, különösen a Tyndall-effektussal. Úgy döntöttem azonban, hogy saját kísérlettel tanulmányozom ezt a témát.

Miért figyelünk meg eltérő eredményeket, amikor különböző spektrális színű fényt engedünk át zavaros üvegen, füstös levegőn vagy keményítőoldaton? Miért tűnik számunkra fehérnek a sűrű köd vagy gomolyfelhők, és miért tűnik kékes-lilásnak az erdőtüzekből származó pára? Próbáljuk megmagyarázni ezeket a jelenségeket.

A projekt célja:

Kolloidok kimutatása a Tyndall-effektus segítségével;

vizsgálja meg a fénynyaláb kolloid oldaton való áthaladását meghatározó tényezők hatását.

Kutatási célok:

a hullámhossznak a Tyndall-effektus megvalósítására gyakorolt ​​hatásának vizsgálata;

a részecskeméret befolyásának vizsgálata a Tyndall-effektus megvalósítására;

a részecskekoncentráció hatásának vizsgálata a Tyndall-effektus megvalósítására;

további információk keresése a Tyndall-effektusról;

a megszerzett ismeretek általánosítása.

Tyndall hatás

Fénytörés, visszaverődés, diszperzió, interferencia, diffrakció és még sok más: optikai effektusok vesznek körül minket. Az egyik a Tyndall-effektus, amelyet John Tyndall angol fizikus fedezett fel.

John Tyndall - földmérő, Faraday-ösztöndíjas, a londoni királyi intézmény igazgatója, glaciológus és optikus, akusztikus és a mágnesesség specialistája. Az ő vezetékneve adta a nevet egy kráternek a Holdon, egy gleccsernek Chilében, és egy érdekes optikai effektust.

A Tyndall-effektus egy optikailag inhomogén közeg izzása a rajta áthaladó fény szóródása miatt. Ezt a jelenséget a fény diffrakciója okozza az egyes részecskékre vagy a közeg inhomogenitású elemeire, amelyek mérete jóval kisebb, mint a szórt fény hullámhossza.

Mi az a heterogén közeg? Az inhomogén közeg változó törésmutatóval jellemezhető közeg. Azok. n ≠konst.

Ennek a hatásnak milyen jellemzője azonosítható? A Tyndall-effektus azokra a kolloid rendszerekre jellemző (olyan rendszerek, amelyekben az egyik anyag különböző méretű részecskék formájában eloszlik egy másikban. Például hidroszolok, dohányfüst, köd, gél stb.), amelyekben a részecskék alacsony koncentrációban vannak jelen törésmutatója különbözik a közeg törési indexétől. Jellemzően világos kúpként figyelhető meg sötét háttéren (Tyndall-kúp), amikor egy fókuszált fénysugarat oldalról vezetnek át egy kolloid oldattal töltött, sík párhuzamos falú üvegedényen. (A kolloid oldatok erősen diszpergált kétfázisú rendszerek, amelyek egy diszperziós közegből és egy diszpergált fázisból állnak, az utóbbi lineáris részecskemérete 1-100 nm között van).

A Tyndall-effektus lényegében megegyezik az opaleszcenciával (a fényszórás éles növekedése). De hagyományosan az első kifejezés a fény intenzív szóródását jelenti korlátozott térben a sugár útja mentén, a második pedig a fény gyenge szóródását a megfigyelt tárgy teljes térfogatában.

Kísérleti munka

Egy egyszerű technikával látni fogjuk, hogyan lehet a Tyndall-effektust felhasználni folyadékok kolloidrendszereinek kimutatására.

Anyagok: 2 üvegtartály fedővel, irányított fényforrás (például lézermutató), konyhasó, felületaktív oldat (például folyékony mosószer), 1 csirke tojás, hígított sósavoldat.

A kísérlet lebonyolítása:

Öntsön vizet egy üvegedénybe, és teljesen oldjon fel benne egy kevés konyhasót.

A kapott oldattal oldalról keskeny fénysugárral (lézermutató sugarával) megvilágítjuk az üveget. Mivel a só teljesen feloldódott, nem figyelhető meg észrevehető hatás.

Kísérlet biológiai anyagokkal:

Oldjunk fel csirkefehérjét körülbelül 300 ml 1%-os sóoldatban.

A kapott oldatot keskeny fénysugárral világítjuk meg. Ha oldalról nézi az üveget, a sugár útjában egy fényes világító csík látható - a Tyndall-effektus megjelenése.

Ezután adjunk hozzá híg sósavoldatot a fehérjeoldathoz. A fehérje koagulál (denaturál), és fehéres csapadékot képez. Az üveg tetején a fénysugár ismét nem lesz látható.

Kísérleti eredmények: Ha oldalról fénysugarat irányítunk egy sóoldatot tartalmazó üvegpohárra, a sugár láthatatlan lesz az oldatban. Ha egy fénysugarat kolloid oldattal (felületaktív oldat) vezetünk át egy üvegen, akkor az látható lesz, mert a fényt a kolloid részecskék szétszórják.

A hullámhossz, a részecskeméret és a koncentráció hatása a Tyndall-effektus megvalósítására

Hullámhossz. Mivel a kék hullámok a legrövidebb hullámhosszúak a látható spektrumban, a Tyndall-effektus során ezek a hullámok verődnek vissza a részecskékről, míg a hosszabb vörös hullámok kevésbé szóródnak jól.

Részecske méret. Ha a részecskeméret megnő, akkor bármilyen hullámhosszú fény szóródását befolyásolhatják, és a "hasadt" szivárvány teljesen fehér fénnyé redőzik vissza.

Részecskekoncentráció. A szórt fény intenzitása egyenesen arányos a kolloid oldatban lévő részecskék koncentrációjával.

A Tyndall-effektus alkalmazása

A Tyndall-effektuson alapuló módszereket a kolloid részecskék kimutatására, méretének és koncentrációjának meghatározására széles körben alkalmazzák a tudományos kutatásban és az ipari gyakorlatban (például ultramikroszkópokban).

Az ultramikroszkóp egy optikai műszer apró (kolloid) részecskék kimutatására, amelyek mérete kisebb, mint a hagyományos fénymikroszkópok felbontási határa. Az ilyen részecskék ultramikroszkóppal történő detektálása a Tyndall-effektus miatti fény diffrakciójának köszönhető. Erős oldalirányú megvilágítás mellett az ultramikroszkóp minden részecskéjét a megfigyelő világos pontként (fénydiffrakciós foltként) jelöli meg sötét háttéren. A legkisebb részecskék diffrakciója miatt nagyon kevés a fény, ezért az ultramikroszkópban általában erős fényforrásokat használnak.

A megvilágítás intenzitásától, a fényhullám hosszától, a részecske és a közeg törésmutatóinak különbségétől függően 20-50 nm-től 1-5 mikronig terjedő méretű részecskék mutathatók ki. A diffrakciós foltokból lehetetlen meghatározni a részecskék valódi méretét, alakját és szerkezetét. Az ultramikroszkóp nem ad optikai képeket a vizsgált tárgyakról. Ultramikroszkóp segítségével azonban lehetőség van a részecskék jelenlétének és számszerű koncentrációjának meghatározására, mozgásuk tanulmányozására, valamint tömegkoncentrációjuk és sűrűségük ismeretében az átlagos részecskeméret kiszámítására is.

Az ultramikroszkópokat diszpergált rendszerek tanulmányozására használják a légköri levegő tisztaságának szabályozására. Víz, optikailag átlátszó közegek idegen zárványokkal való szennyezettsége.

Következtetés

Kutatásom során sokat tanultam az optikai effektusokról, különösen a Tyndall-effektusról. Ez a munka segített abban, hogy új pillantást vehessek a fizika egyes ágaira és csodálatos világunk egészére.

A jelen munkában tárgyalt szempontok mellett véleményem szerint érdekes lenne a Tyndall-effektus szélesebb körű gyakorlati alkalmazási lehetőségeit tanulmányozni.

Ami a tanulmány célját illeti, hasznos és érdekes lehet az optika iránt érdeklődő iskolásoknak, valamint a fizika és a különféle kísérletek iránt érdeklődőknek.

Bibliográfia

Gavronskaya Yu.Yu. Kolloidkémia: Tankönyv. SPb.: Az Orosz Állami Pedagógiai Egyetem kiadója. A. I. Herzen, 2007. - 267 p.

Új Politechnikai Szótár - M.: Nagy Orosz Enciklopédia, 2000. - .20 p. , 231 p. , 460 p.

Útmutató a „NanoSchoolBox” kísérletek végrehajtásához. NanoBioNet e.V/ Scince Park Translation INT.

https://indicator.ru/article/2016/12/04/istoriya-nauki-chelovek-rasseyanie.

http://kf.info.urfu.ru/fileadmin/user_upload/site_62_6389/pdf/FiHNS_proceedings.pdf

http://www.ngpedia.ru/id623274p1.html

A fény szórása. Klasszikus szempontból a fényszórás az

Az anyagon áthaladó elektromágneses hullámok elektronrezgéseket okoznak az atomokban. Magyarázat: ha a részecskeméret kicsi, akkor az elektronképző

Az atomok kényszerrezgései egy oszcilláló dipólnak felelnek meg. Ez a dipólus a ráeső fényhullám frekvenciájával oszcillál. Ezért a spektrum rövidhullámú része sokkal intenzívebben szóródik, mint a hosszúhullámú része. A kék fény közel ötször erősebben szóródik, mint a vörös. Ezért a szórt fény kék, az áteresztett fény vöröses. Nagyon nagy magasságban (több száz kilométeren) a légköri molekulák koncentrációja nagyon kicsi, a szóródás gyakorlatilag megszűnik, az égboltnak feketének kell lennie, és a csillagok láthatók a Nap jelenlétében. Az űrrepülések során mindezek a jóslatok teljes mértékben beigazolódtak.

A Rayleigh-Jeans törvény a sugárzás törvénye egy abszolút fekete test egyensúlyi sugárzási sűrűségére és egy teljesen fekete test emissziós tényezőjére.

Tyndall-effektus, Tyndall-effektus - optikai hatás, fényszórás, amikor egy fénysugár optikailag inhomogén közegen halad át. Általában sötét háttér előtt látható világító kúpként (Tyndall-kúpként) figyelhető meg.

Kolloid rendszerek (például szolok, fémek, hígított latexek, dohányfüst) oldataira jellemző, amelyekben a részecskék és környezetük törésmutatója különbözik.

A nefelometria egy anyag vizsgálatának és elemzésének módszere, amely az anyag szuszpendált részecskéi által szórt fényáram intenzitása alapján történik.

A módszer lényege

A szórt fényáram intenzitása számos tényezőtől függ, különösen az elemzett mintában lévő részecskék koncentrációjától. A nefelometriában nagy jelentősége van a fényt szóró részecskék térfogatának. A nefelometriában alkalmazott reakciókkal szemben támasztott fontos követelmény, hogy a reakciótermék gyakorlatilag oldhatatlan és szuszpenzió (szuszpenzió) legyen. A szilárd részecskék szuszpenzióban tartásához különféle stabilizátorokat (például zselatint) használnak a részecskék koagulációjának megakadályozására.

50. Testek hősugárzása. A fekete test sugárzásának törvényei (Stephan–Boltzmann, Wien).

Az energiacsere végtelen folyamata zajlik a természet minden teste között. A testek folyamatosan energiát bocsátanak ki és nyelnek el. Ha az atomok gerjesztése a hőmozgás során ugyanazon test más atomjaival való ütközés eredményeként következik be, akkor a keletkező elektromágneses sugárzást hősugárzásnak nevezzük.

A hősugárzás bármilyen hőmérsékleten előfordul. Ilyenkor a test a hőmérséklettől függetlenül kivétel nélkül minden hullámhosszt kibocsát, pl. a hősugárzás spektruma folytonos és nullától a végtelenig terjed. Azonban minél magasabb a hőmérséklet, annál inkább a rövidhullámú sugárzás a fő a sugárzási spektrumban. Az elektromágneses hullámok test általi kibocsátásának folyamata az abszorpciójukkal egyidejűleg és függetlenül történik.

Olyan test, amely a hullámhosszok teljes tartományában teljesen elnyeli az energiát, azaz. amelyre α = 1 abszolút feketének (feketének) nevezzük

STEPHAN-BOLZMANN JOG. Wien eltolási törvénye

Stefan és Boltzmann egy integrál kifejezést kapott a fekete test energetikai fényességére, amely nem veszi figyelembe az energia hullámhosszon belüli eloszlását:

R = σT 4, σ a Stefan-Boltzmann állandó (σ = 5,6696·10 -8 W/(m 2 ·K 4)).

Szürke testekre a Kirchhoff-törvény megengedi, hogy r λ = α λ ε λ -t írjunk fel, akkor a szürke testek energetikai fényességére: .

A görbék elemzése során Wien megállapította, hogy azt a hullámhosszt, amelyre az energia luminozitás maximális spektrális sűrűsége esik, a következő összefüggés határozza meg: .

Ez a Wien-törvény, ahol b = 0,28978·10 -2 m·K a Wien-állandó.

Határozzuk meg az összefüggés alapján annak a hullámhossznak az értékét, amelyre adott hőmérsékleten ε λ maximális értéke van. Az extrémák megtalálására vonatkozó szabályok szerint ez biztosított . A számítások azt mutatják, hogy ez megtörténik, ha λ = b/T.

Az összefüggésből jól látható, hogy a hőmérséklet növekedésével az abszolút fekete test maximális emissziós tényezője melletti hullámhossz a rövidhullámú tartományba tolódik el. Emiatt az összefüggést a tudományos irodalom Wien-féle eltolási törvényként is ismeri. Ez a törvény a szürke testekre is igaz.

A Stefan-Boltzmann és a Wien törvények lehetővé teszik hőmérsékletük meghatározását a test által kibocsátott energia mérése alapján. A fizika ezen ágát optikai pirometriának nevezik.

Világító kúp megjelenése sötét háttéren, amikor a fény zavaros közegben szóródik, amelynek részecskemérete egy nagyságrenddel kisebb, mint a fény hullámhossza

Élénkség

Leírás

A Tyndall-effektus egy optikailag inhomogén közeg izzása a rajta áthaladó fény szóródása miatt. Ezt a fény diffrakciója okozza a közeg egyes részecskéin vagy szerkezeti heterogenitású elemein, amelyek mérete jóval kisebb, mint a szórt fény hullámhossza. Azokra a kolloid rendszerekre (például hidroszolok, dohányfüst) jellemző, amelyekben a diszpergált fázisú részecskék alacsony koncentrációban vannak, és amelyek törésmutatója eltér a diszperziós közeg törésmutatójától. Jellemzően világos kúpként figyelhető meg sötét háttéren (Tyndall-kúp), amikor egy fókuszált fénysugarat oldalról egy kolloid oldattal töltött, sík párhuzamos falú üvegküvettán keresztül vezetnek át. A fehér (nem monokromatikus) fény rövidhullámú komponensét a kolloid részecskék erősebben szórják, mint a hosszúhullámú komponenst, ezért a nem elnyelő hamuban általa alkotott Tyndall-kúp kék árnyalatú.

A Tyndall-effektus lényegében megegyezik az opálossággal. De hagyományosan az első kifejezés a fény intenzív szóródását jelenti korlátozott térben a sugár útja mentén, a második pedig a fény gyenge szóródását a megfigyelt tárgy teljes térfogatában.

A Tyndall-effektust szabad szemmel egy fényszóró rendszer térfogatának egy részének egyenletes fényeként érzékeli. A fény egyes pontokból származik - diffrakciós foltok, amelyek jól láthatóak optikai mikroszkóp alatt, a híg szol kellően erős megvilágításával. Az adott irányban szórt fény intenzitása (a beeső fény állandó paraméterei mellett) a szóródó részecskék számától és méretétől függ.

Időzítési jellemzők

Indítási idő (log -12-től -6-ig);

Élettartam (log tc -12 és 15 között);

Lebomlási idő (log td -12 és -6 között);

Az optimális fejlődés ideje (log tk -9-től -7-ig).

Diagram:

A hatás technikai megvalósításai

A hatás technikai megvalósítása

A hatás könnyen megfigyelhető, ha egy hélium-neon lézersugarat kolloid oldaton (egyszerűen színtelen keményítőzselé) vezetünk át.

Hatás alkalmazása

A Tyndall-effektuson alapuló módszerek kolloid részecskék kimutatására, méretének és koncentrációjának meghatározására (ultramikroszkópia, nefelometria széles körben alkalmazzák a tudományos kutatásban és az ipari gyakorlatban).

Példa. Ultramikroszkóp.

Az ultramikroszkóp egy optikai műszer apró (kolloid) részecskék kimutatására, amelyek mérete kisebb, mint a hagyományos fénymikroszkópok felbontási határa. Az ilyen részecskék ultramikroszkóppal történő detektálása a fény Tyndall-effektus általi diffrakciójának köszönhető. Erős oldalirányú megvilágítás mellett az ultramikroszkóp minden részecskéjét a megfigyelő világos pontként (fénydiffrakciós foltként) jelöli meg sötét háttéren. A legkisebb részecskék diffrakciója miatt nagyon kevés a fény, ezért az ultramikroszkópban általában erős fényforrásokat használnak. A megvilágítás intenzitásától, a fényhullám hosszától, a részecske és a közeg törésmutatóinak különbségétől függően 20-50 nm-től 1-5 mikronig terjedő méretű részecskék mutathatók ki. A diffrakciós foltokból lehetetlen meghatározni a részecskék valódi méretét, alakját és szerkezetét. Az ultramikroszkóp nem ad optikai képeket a vizsgált tárgyakról. Ultramikroszkóp segítségével azonban lehetőség van a részecskék jelenlétének és számszerű koncentrációjának meghatározására, mozgásuk tanulmányozására, valamint tömegkoncentrációjuk és sűrűségük ismeretében az átlagos részecskeméret kiszámítására is.

A rés ultramikroszkóp sémájában (1a. ábra) a vizsgált rendszer mozdulatlan.

Egy résmikroszkóp sematikus diagramja

Rizs. 1a

A vizsgált tárgyat tartalmazó 5 küvettát egy 1 fényforrás (2 - kondenzátor, 4 - világítólencse) egy keskeny téglalap alakú résen 3 világítja meg, amelynek képe a megfigyelési zónába vetül. A 6. megfigyelőmikroszkóp okulárján keresztül a rés képsíkjában elhelyezkedő részecskék világító pontjai láthatók. A megvilágított terület felett és alatt a részecskék jelenléte nem észlelhető.

Egy áramlási ultramikroszkópban (1b. ábra) a vizsgált részecskék a cső mentén a megfigyelő szeme felé mozognak.

Áramlási mikroszkóp sematikus diagramja

Rizs. 1b

Ahogy áthaladnak a megvilágítási zónán, fényes villanásokként rögzítik őket vizuálisan vagy fotometriai eszközzel. A megfigyelt részecskék megvilágítási fényerejének mozgatható 7 fotometriai ékkel történő beállításával lehetőség nyílik olyan részecskék regisztrálására, amelyek mérete meghaladja az adott határt. Egy modern áramlási ultramikroszkóp lézerfényforrással és optikai-elektronikus részecskeregisztrációs rendszerrel 1-109 részecske/1 cm3 tartományban határozzák meg az aeroszolokban lévő részecskék koncentrációját, és részecskeméret-eloszlási függvényeket is találunk.