Împrăștierea Rayleigh

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 3 decembrie 2021; verificările necesită 8 modificări .

Răstirea Rayleigh - împrăștiere coerentă a luminii fără modificarea lungimii de undă (numită și împrăștiere elastică) pe particule, neomogenități sau alte obiecte, atunci când frecvența luminii împrăștiate este semnificativ mai mică decât frecvența naturală a obiectului sau a sistemului de împrăștiere. Formulare echivalentă: împrăștierea luminii de către obiecte mai mici decât lungimea de undă. Numit după fizicianul britanic Lord Rayleigh , care a stabilit relația dintre intensitatea luminii împrăștiate și lungimea de undă în 1871 [2] . Într-un sens larg, este folosit și pentru a descrie împrăștierea în procesele ondulatorii de natură variată.

Teorie

În împrăștierea Rayleigh, starea internă a particulelor de împrăștiere nu se schimbă. Două cazuri limitative pot fi luate în considerare. Dacă lungimea de undă este mai mică decât calea liberă medie, atunci evenimentele de împrăștiere a particulelor pot fi considerate independente. În cazul opus, fluctuațiile direcțiilor de mișcare ale moleculelor și densitatea acestora participă la împrăștiere [3] .

Model de interacțiune cu oscilatorul

Pentru împrăștierea pe un oscilator de masă m , cu sarcină q și frecvență naturală , secțiunea transversală de împrăștiere este proporțională cu puterea a patra a frecvenței luminii împrăștiate. $\nu_{0}$ $\sigma _{R}$ $\nu :$

\sigma _{R}={8\pi \over 3}\left({q^{2} \over {mc^{2}}}\right)^{2}\left({\nu \over { \nu _{0}}}\right)^{4}.

Relația a fost descoperită de fizicianul britanic John Rayleigh în 1871 .

Secțiunea transversală depinde de unghiul de împrăștiere dintre direcțiile undelor incidente și cele împrăștiate: $\sigma _{R}$ $\theta$

d\sigma _{R}(\theta )={3 \over 8}\sigma _{R}(1+\cos ^{2}\theta )\sin \theta d\theta ,

unda împrăștiată este polarizată liniar de-a lungul unei direcții perpendiculare pe planul care trece prin direcțiile de propagare ale undelor incidente și împrăștiate. Când sunt împrăștiate de particule sferice (neomogenități), gradul de polarizare p pentru lumina incidentă nepolarizată este:

p={\sin ^{2}\theta \over {1+\cos ^{2}\theta }});

pentru împrăștiere prin particule alungite, orientarea lor afectează și gradul de polarizare. [patru]

Compoziția spectrală

Difuzarea Rayleigh este definită ca având loc fără o schimbare semnificativă a frecvenței. [3] Dar fluctuațiile termice modifică compoziția spectrală , iar în lichide lărgirea poate ajunge la 150 cm −1 . [5]

Explicația culorii cerului

Difuzarea Rayleigh a luminii solare asupra neomogenităților atmosferice (neomogenități de fluctuație ale densității aerului) explică culoarea albastră a cerului. Razele soarelui sunt împrăștiate în fiecare punct al atmosferei - iar lumina cu lungime de undă scurtă este împrăștiată mai mult. Ochiul vede toate undele împrăștiate - de la roșu (undă lungă) la violet (undă scurtă). La marginea violetă cu lungime de undă scurtă a spectrului optic, există o creștere. Prin urmare, imaginea integrală este percepută de ochi ca o culoare albastră, îndepărtată de marginea violetă, dar gravitând tocmai în această parte a spectrului.

La apus, la unghiuri mici ale Soarelui față de orizont, se observă și alte fenomene. Dacă într-un punct al cerului departe de Soare, observatorul vede aceeași culoare albastră, atunci lângă Soare este roșu. Cert este că în orice punct al cerului, departe de Soare, observatorul vede încă împrăștiat, adică lumină cu undă scurtă (albastru integral). Și la unghiuri mici de împrăștiere, unde există mai multe raze directe ale Soarelui, observatorul primește mult mai multă lungime de undă, adică culoare roșie. Acest lucru se explică prin faptul că, în comparație cu poziția Soarelui la punctul culminant, lumina trece prin de câteva ori grosimea atmosferei și practic nu rămâne nimic din lumina violetă - este împrăștiată de multe ori în alte direcții. Iar imaginea integrală se schimbă la marginea roșie a spectrului.

Aplicație

Folosit în reflectometrie.

Vezi și

Note

↑ Albastru și roșu | Cauzele culorii . Preluat la 22 martie 2013. Arhivat din original la 5 aprilie 2013. (nedefinit)
↑ împrăștierea Rayleigh . Enciclopedie fizică. Preluat la 16 martie 2011. Arhivat din original la 13 noiembrie 2011. (nedefinit)
↑ 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleigh dispersing in gazes and liquids. // Fizica teoretica. Electrodinamica mediilor continue. - M . : Nauka, 1982. - T. VIII. - S. 582-583.
↑ I. G. Mitrofanov. împrăștiere Rayleigh . Astronet. Preluat la 16 martie 2011. Arhivat din original la 20 noiembrie 2011. (Rusă)
↑ Fabelinsky I. L. Some questions of molecular scattering in liquids // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusă de Științe , 1957. - T. 63 . - S. 355-410 . Arhivat din original pe 21 mai 2013. (Rusă)

Literatură

VE Ogluzdin. Principiul corespondenței Bohr și Multiphoton Nature Raileigh Light Scattering // J. Mod. Fiz. : jurnal. - 2010. - Vol. 1 . - P. 86-89 . - doi : 10.4236/jmp.2010.11012 .

Link -uri

D. Klyshko. Răspândirea luminii . Biblioteca electronică „Știință și tehnologie”. Preluat: 16 martie 2011. (nedefinit)
A. V. Mironov. Fotometrie de precizie. Baze practice ale Fotometriei de Precizie și Spectrofotometriei Stelelor .

Dicționare și enciclopedii	mare danez mare chinezesc mare chinezesc Britannica (online)