Rayleigh sprider sig

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 3 december 2021; kontroller kräver 8 redigeringar .

Rayleigh-spridning - koherent spridning av ljus utan att ändra våglängden (även kallad elastisk spridning) på partiklar, inhomogeniteter eller andra objekt, när frekvensen av det spridda ljuset är betydligt mindre än den naturliga frekvensen för spridningsobjektet eller systemet. Ekvivalent formulering: ljusspridning av föremål som är mindre än dess våglängd. Uppkallad efter den brittiske fysikern Lord Rayleigh , som etablerade sambandet mellan intensiteten av spritt ljus och våglängden 1871 [2] . I vid mening används det också för att beskriva spridning i vågprocesser av olika karaktär.

Teori

Vid Rayleigh-spridning förändras inte spridningspartiklarnas inre tillstånd. Två begränsande fall kan övervägas. Om våglängden är mindre än den genomsnittliga fria vägen, kan händelserna med spridning av partiklar anses vara oberoende. I det motsatta fallet deltar fluktuationer i molekylernas rörelseriktningar och deras densitet i spridningen [3] .

Modell för interaktion med oscillatorn

För spridning på en oscillator med massan m , med laddning q och egenfrekvens , är spridningstvärsnittet proportionellt mot fjärde potensen av frekvensen för det spridda ljuset $\nu_{0}$ $\sigma _{R}$ $\nu:$

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

Släktskapet upptäcktes av den brittiske fysikern John Rayleigh 1871 .

Tvärsnittet beror på spridningsvinkeln mellan riktningarna för infallande och spridda vågor: $\sigma _{R}$ $\theta$

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

den spridda vågen är linjärt polariserad längs en riktning vinkelrät mot planet som passerar genom utbredningsriktningarna för de infallande och spridda vågorna. När de sprids av sfäriska partiklar (inhomogeniteter), är polarisationsgraden p för opolariserat infallande ljus:

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

för spridning av långsträckta partiklar påverkar deras orientering också graden av polarisering. [fyra]

Spektral sammansättning

Rayleigh-spridning definieras som att den inträffar utan en signifikant förändring i frekvens. [3] Men termiska fluktuationer förändrar spektralsammansättningen , och i vätskor kan breddningen nå 150 cm −1 . [5]

Förklaring av himlens färg

Rayleigh-spridning av solljus på atmosfäriska inhomogeniteter (fluktuationsinhomogeniteter av luftdensitet) förklarar himlens blå färg. Solens strålar sprids överallt i atmosfären – och kortvågigt ljus sprids mer. Ögat ser alla spridda vågor - från röda (långvågiga) till violetta (kortvågiga). Vid den violetta kortvåglängdskanten av det optiska spektrumet sker en ökning. Därför uppfattas den integrerade bilden av ögat som en blå färg, flyttad bort från den violetta kanten, men graviterande precis till denna sida av spektrumet.

Vid solnedgången, i små vinklar av solen i förhållande till horisonten, observeras andra fenomen. Om observatören vid en punkt på himlen långt från solen ser samma blå färg, så är den nära solen röd. Faktum är att när som helst på himlen långt från solen ser observatören fortfarande spritt, det vill säga kortvågigt (integrerat blått) ljus. Och vid små spridningsvinklar, där det finns mer direkta solstrålar, får observatören mycket mer långvåglängd, det vill säga röd färg. Detta förklaras av det faktum att ljuset, jämfört med solens position vid kulmen, passerar genom flera gånger atmosfärens tjocklek, och praktiskt taget ingenting återstår av det violetta ljuset - det sprids många gånger i andra riktningar. Och den integrerade bilden skiftar till den röda kanten av spektrumet.

Applikation

Används inom reflektometri.

Se även

Anteckningar

↑ Blått & rött | Orsaker till färg . Hämtad 22 mars 2013. Arkiverad från originalet 5 april 2013. (obestämd)
↑ Rayleigh spridning . Fysisk uppslagsverk. Hämtad 16 mars 2011. Arkiverad från originalet 13 november 2011. (obestämd)
↑ 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleigh spridning i gaser och vätskor. // Teoretisk fysik. Elektrodynamik hos kontinuerliga medier. - M . : Nauka, 1982. - T. VIII. - S. 582-583.
↑ I. G. Mitrofanov. Rayleigh spridning . Astronet. Hämtad 16 mars 2011. Arkiverad från originalet 20 november 2011. (ryska)
↑ Fabelinsky I. L. Några frågor om molekylär spridning i vätskor // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 1957. - T. 63 . - S. 355-410 . Arkiverad från originalet den 21 maj 2013. (ryska)

Litteratur

VE Ogluzdin. Bohr korrespondensprincip och multifotonnatur Raileigh ljusspridning // J. Mod. Phys. : journal. - 2010. - Vol. 1 . - S. 86-89 . - doi : 10.4236/jmp.2010.11012 .

Länkar

D. Klyshko. Spridning av ljus . Elektroniskt bibliotek "Vetenskap och teknik". Hämtad: 16 mars 2011. (obestämd)
A.V. Mironov. Precisionsfotometri. Praktiska grunder för precisionsfotometri och spektrofotometri av stjärnor .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk stor kines stor kines Britannica (online)