Rayleighovo raspršivanje

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Rayleighov raspršivanje u opalescentnom staklu: sa strane izgleda plavo, ali narandžasto u transmisiji. [1]

Rayleighovo raspršenje je koherentno raspršivanje svjetlosti bez promjene valne dužine (takođe se naziva i elastično raspršivanje) na česticama, nehomogenostima ili drugim objektima, kada je frekvencija raspršene svjetlosti znatno manja od prirodne frekvencije raspršivača objekta ili sistema. Ekvivalentna formulacija: rasipanje svjetlosti na objektima manjim od njegove valne dužine. Ime je dobio po britanskom fizičaru Lordu Rayleighu , koji je 1871. godine ustanovio ovisnost intenziteta raspršene svjetlosti od talasne dužine [2] . U širem smislu, također se koristi za opisivanje raspršenja u valnim procesima različite prirode.

Teorija

Kod Rayleighovog raspršenja, unutrašnje stanje čestica raspršivanja se ne mijenja. Mogu se razmotriti dva ograničavajuća slučaja. Ako je talasna dužina manja od srednjeg slobodnog puta, onda se akti raspršenja čestica mogu smatrati nezavisnim. U suprotnom slučaju, rasipanje uključuje fluktuacije u smjerovima kretanja molekula i njihove gustoće [3] .

Model interakcije sa oscilatorom

Za rasejanje na oscilatoru mase m , sa nabojem q i prirodnom frekvencijom presjek raspršenja proporcionalno četvrtom stepenu frekvencije raspršene svjetlosti

Zavisnost je zaključio britanski fizičar John Rayleigh 1871. godine .

Poprečni presjek zavisi od ugla raspršenja između smjera upada i raspršenih valova:

rasejani talas je linearno polarizovan duž pravca okomitog na ravninu koja prolazi kroz pravce širenja upadnog i raspršenog talasa. U slučaju rasejanja na sfernim česticama (nehomogenosti), stepen polarizacije p za nepolarizovanu upadnu svetlost je jednak:

za rasipanje izduženih čestica, na stepen polarizacije utiče i njihova orijentacija. [4]

Spektralni sastav

Rayleighovo raspršenje se definira kao pojavljivanje bez značajne promjene frekvencije. [3] Ali termičke fluktuacije unose promjenu u spektralni sastav, a proširenje u tekućinama može doseći 150 cm −1 . [5]

Objašnjavanje boje neba

Odnos intenziteta raspršivanja sunčeve svjetlosti atmosferom za različite valne dužine

Rayleighovo raspršivanje sunčeve svjetlosti atmosferskim nehomogenostima (fluktuacijske nehomogenosti gustine zraka) objašnjava plavu boju neba. Sunčevi zraci se raspršuju na svakoj tački atmosfere - i raspršuje se više kratkotalasne svjetlosti. Oko vidi sve rasute talase - od crvene (dugi talas) do ljubičaste (kratke talase). Postoji povećanje na ljubičastoj kratkotalasnoj ivici optičkog spektra. Dakle, integralnu sliku oko percipira kao plavu boju, odmaknutu od ljubičaste ivice, ali gravitira upravo na ovu stranu spektra.

Pri zalasku sunca, pod malim uglovima Sunca u odnosu na horizont, uočavaju se i druge pojave. Ako u tački na nebu daleko od Sunca posmatrač vidi istu plavu boju, onda blizu Sunca - crvenu. Činjenica je da u bilo kojoj tački na nebu daleko od Sunca, posmatrač i dalje vidi rasejanu, odnosno kratkotalasnu (integralno plavu) svetlost. A pri malim uglovima raspršenja, gde ima više direktnih sunčevih zraka, dugotalasna, odnosno crvena, mnogo više dopire do posmatrača. To je zbog činjenice da, u poređenju sa položajem Sunca u kulminaciji, svjetlost prolazi nekoliko puta veću debljinu atmosfere, a od ljubičaste svjetlosti praktično ništa ne ostaje - višestruko se raspršuje u drugim smjerovima. I integralna slika se pomera na crveni kraj spektra.

Aplikacija

Koristi se u reflektometriji .

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. Plava i crvena | Uzroci boje . Pristupljeno 22. marta 2013. Arhivirano 5. aprila 2013.
  2. Rayleighovo raspršivanje . Fizička enciklopedija. Pristupljeno 16. marta 2011.
  3. 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleighovo raspršivanje u plinovima i tekućinama. // Teorijska fizika. Elektrodinamika kontinuiranih medija. - M .: Nauka, 1982.-- T. VIII. - S. 582-583.
  4. I. G. Mitrofanov. Rayleighovo rasejanje . Astronet. Pristupljeno 16. marta 2011.
  5. Fabelinsky I. L. Neka pitanja molekularnog raspršenja u tekućinama // Napredak fizičkih znanosti . - Ruska akademija nauka , 1957.-- T. 63 . - S. 355-410 .

Književnost

  • VE Ogluzdin. Bohrov princip korespondencije i multifotonsko railejevo raspršivanje svjetla ( eng.) // J. Mod. Phys. : journal. - 2010. - Vol. 1 . - P. 86-89 . - doi : 10.4236 / jmp.2010.11012 .

Linkovi