Rayleighin sironta

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 3. joulukuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 8 muokkausta .

Rayleigh-sironta - valon koherentti sironta aallonpituutta muuttamatta (kutsutaan myös elastiseksi sirotukseksi) hiukkasiin, epähomogeenisuuksiin tai muihin esineisiin, kun sironneen valon taajuus on huomattavasti pienempi kuin sirottavan kohteen tai järjestelmän luonnollinen taajuus. Vastaava formulaatio: valon sironta esineillä, jotka ovat pienempiä kuin sen aallonpituus. Nimetty brittiläisen fyysikon Lord Rayleighin mukaan, joka määritti sironneen valon intensiteetin ja aallonpituuden välisen suhteen vuonna 1871 [2] . Laajassa merkityksessä sitä käytetään myös kuvaamaan sirontaa erilaisissa aaltoprosesseissa.

Teoria

Rayleigh-sironnassa sirontahiukkasten sisäinen tila ei muutu. Voidaan harkita kahta rajoittavaa tapausta. Jos aallonpituus on pienempi kuin keskimääräinen vapaa reitti, voidaan hiukkasten aiheuttamia sirontatapahtumia pitää riippumattomina. Päinvastoin molekyylien liikesuuntien vaihtelut ja niiden tiheys osallistuvat sirontaan [3] .

Vuorovaikutuksen malli oskillaattorin kanssa

Kun sirotaan oskillaattorilla, jonka massa on m , varauksella q ja ominaistaajuudella , sironnan poikkileikkaus on verrannollinen sironneen valon taajuuden neljänteen potenssiin $\nu_{0}$ $\sigma _{R}$ $\nu :$

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

Suhteen löysi brittiläinen fyysikko John Rayleigh vuonna 1871 .

Poikkileikkaus riippuu sironnan kulmasta tulevan ja sironneen aallon suuntien välillä: $\sigma _{R}$ $\theta$

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

sironnut aalto on lineaarisesti polarisoitu suuntaa, joka on kohtisuorassa tulevan ja sironneen aallon etenemissuuntien kautta kulkevaan tasoon nähden. Kun pallomaiset hiukkaset (epähomogeenisuudet) sirottavat, polarisaatioaste p polaroimattomalle tulevalle valolle on:

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

pitkänomaisten hiukkasten aiheuttaman sironnan osalta myös niiden orientaatio vaikuttaa polarisaatioasteeseen. [neljä]

Spektrikoostumus

Rayleigh-sironta määritellään tapahtuvaksi ilman merkittävää taajuuden muutosta. [3] Mutta lämpövaihtelut muuttavat spektrin koostumusta, ja nesteissä leveneminen voi olla 150 cm −1 . [5]

Selitys taivaan väristä

Auringonvalon Rayleigh-sironta ilmakehän epähomogeenisuuksiin (ilman tiheyden vaihtelu-epähomogeenisuus) selittää taivaan sinisen värin. Auringon säteet ovat hajallaan jokaiseen ilmakehän pisteeseen - ja lyhyen aallonpituuden valoa siroaa enemmän. Silmä näkee kaikki hajallaan olevat aallot - punaisesta (pitkäaalto) violettiin (lyhytaalto). Optisen spektrin violetilla lyhyen aallonpituuden reunalla on kasvua. Siksi silmä näkee kokonaiskuvan sinisenä värinä, joka on siirtynyt pois violetista reunasta, mutta painottuu juuri tälle puolelle spektriä.

Auringonlaskun aikaan Auringon pienissä kulmissa horisonttiin nähden havaitaan muita ilmiöitä. Jos tarkkailija näkee taivaalla kaukana Auringosta saman sinisen värin, niin lähellä aurinkoa se on punainen. Tosiasia on, että missä tahansa taivaan pisteessä kaukana Auringosta tarkkailija näkee edelleen hajallaan olevaa, eli lyhytaaltoista (integroitua sinistä) valoa. Ja pienillä sirontakulmilla, joissa on enemmän suoria auringonsäteitä, havainnoija saa paljon enemmän pitkän aallonpituutta, toisin sanoen punaista väriä. Tämä selittyy sillä, että verrattuna Auringon asemaan huipentumahetkellä valo kulkee useita kertoja ilmakehän paksuuden läpi, eikä violetista valosta jää käytännössä mitään jäljelle - se siroaa monta kertaa muihin suuntiin. Ja kokonaiskuva siirtyy spektrin punaiselle reunalle.

Sovellus

Käytetään reflektometriassa.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Sininen ja punainen | Värien syyt . Haettu 22. maaliskuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 5. huhtikuuta 2013. (määrätön)
↑ Rayleigh-sironta . Fyysinen tietosanakirja. Haettu 16. maaliskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 13. marraskuuta 2011. (määrätön)
↑ 1 2 Landau L. D., Lifshits E. M. Rayleighin sironta kaasuissa ja nesteissä. // Teoreettinen fysiikka. Jatkuvan median elektrodynamiikka. - M .: Nauka, 1982. - T. VIII. - S. 582-583.
↑ I. G. Mitrofanov. Rayleighin sironta . Astronetti. Haettu 16. maaliskuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 20. marraskuuta 2011. (Venäjän kieli)
↑ Fabelinsky I. L. Joitakin kysymyksiä nesteiden molekyylisironnasta // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Venäjän tiedeakatemia , 1957. - T. 63 . - S. 355-410 . Arkistoitu alkuperäisestä 21. toukokuuta 2013. (Venäjän kieli)

Kirjallisuus

VE Ogluzdin. Bohr Correspondence Principle ja Multiphoton Nature Raileigh Light Scattering // J. Mod. Phys. : päiväkirja. - 2010. - Vol. 1 . - s. 86-89 . - doi : 10.4236/jmp.2010.11012 .

Linkit

D. Klyshko. Valon sironta . Elektroninen kirjasto "Tiede ja tekniikka". Haettu: 16. maaliskuuta 2011. (määrätön)
A. V. Mironov. Tarkka fotometria. Tähtien tarkkuusfotometrian ja spektrofotometrian käytännön perusteet .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen iso kiinalainen iso kiinalainen Britannica (verkossa)