Rayleigh spredning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 3. december 2021; checks kræver 8 redigeringer .

Rayleigh-spredning - sammenhængende spredning af lys uden at ændre bølgelængden (også kaldet elastisk spredning) på partikler, inhomogeniteter eller andre objekter, når frekvensen af det spredte lys er væsentligt mindre end den naturlige frekvens af spredningsobjektet eller systemet. Tilsvarende formulering: spredning af lys af objekter, der er mindre end dets bølgelængde. Opkaldt efter den britiske fysiker Lord Rayleigh , som etablerede sammenhængen mellem intensiteten af spredt lys og bølgelængden i 1871 [2] . I bred forstand bruges det også til at beskrive spredning i bølgeprocesser af forskellig karakter.

Teori

Ved Rayleigh-spredning ændres den interne tilstand af spredningspartiklerne ikke. To begrænsende tilfælde kan overvejes. Hvis bølgelængden er mindre end den gennemsnitlige frie vej, kan begivenhederne med spredning af partikler betragtes som uafhængige. I det modsatte tilfælde deltager fluktuationer i molekylernes bevægelsesretninger og deres tæthed i spredningen [3] .

Model for interaktion med oscillatoren

For spredning på en oscillator med masse m , med ladning q og egenfrekvens , er spredningstværsnittet proportionalt med fjerde potens af frekvensen af det spredte lys $\nu_{0}$ $\sigma _{R}$ $\nu:$

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

Forholdet blev opdaget af den britiske fysiker John Rayleigh i 1871 .

Tværsnittet afhænger af spredningsvinklen mellem retningerne af den indfaldende og spredte bølger: $\sigma _{R}$ $\theta$

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

den spredte bølge er lineært polariseret langs en retning vinkelret på det plan, der passerer gennem udbredelsesretningerne for de indfaldende og spredte bølger. Når den spredes af sfæriske partikler (inhomogeniteter), er graden af polarisering p for upolariseret indfaldende lys:

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

til spredning af aflange partikler påvirker deres orientering også graden af polarisering. [fire]

Spektral komposition

Rayleigh-spredning er defineret som forekommende uden en væsentlig ændring i frekvens. [3] Men termiske udsving ændrer spektralsammensætningen , og i væsker kan udvidelsen nå op på 150 cm −1 . [5]

Forklaring af himlens farve

Rayleigh-spredning af sollys på atmosfæriske inhomogeniteter (fluktuationsinhomogeniteter af lufttæthed) forklarer himlens blå farve. Solens stråler er spredt på hvert punkt i atmosfæren – og kortbølget lys spredes mere. Øjet ser alle spredte bølger - fra rød (langbølget) til violet (kortbølget). Ved den violette kortbølgelængdekant af det optiske spektrum er der en stigning. Derfor opfattes det integrale billede af øjet som en blå farve, flyttet væk fra den violette kant, men draget netop til denne side af spektret.

Ved solnedgang, i små vinkler af Solen i forhold til horisonten, observeres andre fænomener. Hvis observatøren på et punkt på himlen langt fra Solen ser den samme blå farve, så er den i nærheden af Solen rød. Faktum er, at observatøren på ethvert tidspunkt på himlen langt fra Solen stadig ser spredt, det vil sige kortbølget (integral blåt) lys. Og ved små spredningsvinkler, hvor der er mere direkte solstråler, modtager observatøren meget mere langbølgelængde, det vil sige rød farve. Dette forklares ved, at sammenlignet med Solens position ved kulminationen, passerer lyset flere gange atmosfærens tykkelse, og praktisk talt er der intet tilbage af det violette lys - det er spredt mange gange i andre retninger. Og det integrerede billede skifter til den røde kant af spektret.

Ansøgning

Anvendes i reflektometri.

Se også

Noter

↑ Blå & rød | Farveårsager . Hentet 22. marts 2013. Arkiveret fra originalen 5. april 2013. (ubestemt)
↑ Rayleigh-spredning . Fysisk encyklopædi. Hentet 16. marts 2011. Arkiveret fra originalen 13. november 2011. (ubestemt)
↑ 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleigh spredning i gasser og væsker. // Teoretisk fysik. Elektrodynamik af kontinuerlige medier. - M . : Nauka, 1982. - T. VIII. - S. 582-583.
↑ I. G. Mitrofanov. Rayleigh-spredning . Astronet. Hentet 16. marts 2011. Arkiveret fra originalen 20. november 2011. (Russisk)
↑ Fabelinsky I. L. Nogle spørgsmål om molekylær spredning i væsker // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 1957. - T. 63 . - S. 355-410 . Arkiveret fra originalen den 21. maj 2013. (Russisk)

Litteratur

VE Ogluzdin. Bohr korrespondanceprincip og multifotonnatur Raileigh lysspredning // J. Mod. Phys. : journal. - 2010. - Bd. 1 . - S. 86-89 . - doi : 10.4236/jmp.2010.11012 .

Links

D. Klyshko. Spredning af lys . Elektronisk bibliotek "Videnskab og teknologi". Hentet: 16. marts 2011. (ubestemt)
A.V. Mironov. Præcisionsfotometri. Praktisk grundlag for præcisionsfotometri og spektrofotometri af stjerner .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk stor kinesisk stor kinesisk Britannica (online)