Rayleigh szórása

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. december 3-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 8 szerkesztést igényelnek .

Rayleigh-szórás - a fény koherens szórása a hullámhossz megváltoztatása nélkül (elasztikus szórásnak is nevezik) részecskéken, inhomogenitásokon vagy más tárgyakon, amikor a szórt fény frekvenciája lényegesen kisebb, mint a szóró tárgy vagy rendszer természetes frekvenciája. Egyenértékű megfogalmazás: a fény szóródása a hullámhosszánál kisebb tárgyak által. Lord Rayleigh brit fizikusról nevezték el , aki 1871 -ben megállapította a szórt fény intenzitása és a hullámhossz közötti kapcsolatot [2] . Tágabb értelemben a szóródás leírására is használják különféle jellegű hullámfolyamatokban.

Elmélet

A Rayleigh-szórásban a szóró részecskék belső állapota nem változik. Két korlátozó eset jöhet szóba. Ha a hullámhossz kisebb, mint az átlagos szabad út, akkor a részecskék általi szóródás eseményei függetlennek tekinthetők. Ellenkező esetben a molekulák mozgási irányának ingadozása és sűrűsége részt vesz a szórásban [3] .

Az oszcillátorral való interakció modellje

Egy m tömegű , q töltésű és sajátfrekvenciás oszcillátoron történő szórás esetén a szórási keresztmetszet arányos a szórt fény frekvenciájának negyedik hatványával. $\nu_{0}$ $\sigma _{R}$ $\nu :$

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

A kapcsolatot John Rayleigh brit fizikus fedezte fel 1871- ben .

A keresztmetszet a beeső és a szórt hullámok iránya közötti szórási szögtől függ : $\sigma _{R}$ $\theta$

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

a szórt hullám a beeső és szórt hullámok terjedési irányán átmenő síkra merőleges irány mentén lineárisan polarizált . Gömb alakú részecskék által szórt (inhomogenitás) esetén a polarizáció p foka a nem polarizált beeső fényre:

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

a megnyúlt részecskék általi szóráshoz ezek orientációja is befolyásolja a polarizáció mértékét. [négy]

Spektrális összetétel

A Rayleigh-szórást úgy határozzuk meg, hogy a frekvencia jelentős változása nélkül következik be. [3] De a hőingadozások megváltoztatják a spektrális összetételt, és folyadékokban a kiszélesedés elérheti a 150 cm −1 -et . [5]

Az ég színének magyarázata

A napfény Rayleigh-féle szóródása a légköri inhomogenitásokon (a levegő sűrűségének fluktuációs inhomogenitása) magyarázza az ég kék színét. A napsugarak a légkör minden pontján szétszóródnak – a rövid hullámhosszú fény pedig jobban szétszóródik. A szem minden elszórt hullámot lát - a vöröstől (hosszú hullám) az ibolya (rövidhullámú)ig. Az optikai spektrum lila rövidhullámú szélén növekedés tapasztalható. Ezért az integrál képet a szem kék színként érzékeli, amely eltávolodott az ibolya szélétől, de pontosan a spektrum ezen oldalára gravitál.

Napnyugtakor a Napnak a horizonthoz viszonyított kis szögeiben más jelenségek is megfigyelhetők. Ha az égboltnak a Naptól távol eső pontján a megfigyelő ugyanazt a kék színt látja, akkor a Nap közelében vörös. A helyzet az, hogy az égbolt bármely pontján, távol a Naptól, a megfigyelő továbbra is szórt, azaz rövidhullámú (integrált kék) fényt lát. Kis szórási szögeknél pedig, ahol több a közvetlen napsugarak, a megfigyelő sokkal több hosszú hullámhosszt, azaz vörös színt kap. Ez azzal magyarázható, hogy a Nap csúcsponti helyzetéhez képest a fény a légkör vastagságának többszörösét haladja át, az ibolya fényből pedig gyakorlatilag semmi sem marad - sokszor más irányba szóródik. És az integrál kép a spektrum vörös szélére tolódik el.

Alkalmazás

A reflektometriában használatos.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Kék és piros | A színek okai . Letöltve: 2013. március 22. Az eredetiből archiválva : 2013. április 5.. (határozatlan)
↑ Rayleigh-szórás . Fizikai enciklopédia. Letöltve: 2011. március 16. Az eredetiből archiválva : 2011. november 13.. (határozatlan)
↑ 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleigh-szórás gázokban és folyadékokban. // Elméleti fizika. Folyamatos közegek elektrodinamikája. - M . : Nauka, 1982. - T. VIII. - S. 582-583.
↑ I. G. Mitrofanov. Rayleigh szórása . Asztronet. Letöltve: 2011. március 16. Az eredetiből archiválva : 2011. november 20. (Orosz)
↑ Fabelinsky I. L. A folyadékokban való molekuláris szóródás néhány kérdése // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 1957. - T. 63 . - S. 355-410 . Archiválva az eredetiből 2013. május 21-én. (Orosz)

Irodalom

VE Ogluzdin. Bohr Correspondence Principle and Multiphoton Nature Raileigh Light Scattering // J. Mod. Phys. : folyóirat. - 2010. - 20. évf. 1 . - 86-89 . o . - doi : 10.4236/jmp.2010.11012 .

Linkek

D. Klyshko. A fény szórása . Elektronikus könyvtár "Tudomány és technológia". Letöltve: 2011. március 16. (határozatlan)
A. V. Mironov. Precíziós fotometria. A csillagok precíziós fotometriájának és spektrofotometriájának gyakorlati alapjai .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán nagy kínai nagy kínai Britannica (online)