Lord Rayleigh (12 novembre 1842) è stato scoperto rayleigh scattering. Conosciamo il fenomeno della luce che è riflessione e rifrazione . Le particelle nell'atmosfera si chiamano scatter perché quando la luce viene immessa nell'atmosfera, queste particelle verranno diffuse in luci. Questo fenomeno di rifrazione può essere chiamato come dispersione della luce. Esistono due tipi di dispersione come elastica e non elastica. Gli scattering rayleigh, Mie e non selettivi sono dispersioni elastiche e i raggi X Brillou, Raman, In-elastic, Compton sono gli scatterings inelastici. In questo articolo, viene discusso brevemente un tipo di scattering elastico, ovvero Rayleigh.
Cos'è Rayleigh Scattering?
Definizione: Il rayleigh è la dispersione delle molecole da parte del gas nell'atmosfera terrestre. La forza di diffusione dipende dalla lunghezza d'onda della luce e anche dalla dimensione delle particelle. A causa delle variazioni di composizione, è causato lo scattering rayleigh o lineare.
Dispersione di luce
Abbiamo attraversato alcuni meravigliosi fenomeni nella nostra vita quotidiana, come il colore blu del cielo, il colore dell'acqua nel mare profondo, l'arrossamento del sole all'alba e al tramonto, ecc. Quando un raggio di luce cade su un atomo fa vibrare l'elettrone nell'atomo. Gli elettroni vibranti, a loro volta, riemettono la luce in tutte le direzioni e questo processo si chiama scattering.
L'atmosfera terrestre contiene molecole d'aria e altre minuscole particelle quando la luce del sole passa attraverso l'atmosfera, viene dispersa da un gran numero di particelle nell'atmosfera. Secondo la Rayleigh Scattering Law (RSL), l'intensità della luce diffusa varia inversamente come la quarta parte della lunghezza d'onda dell'altezza (1 / h4). Rispetto alle lunghezze d'onda maggiori, le lunghezze d'onda più corte sono più disperse. Il diagramma di dispersione lineare è mostrato nella figura seguente.
Rayleigh Scattering
Secondo l'RSL, la luce di colore blu è diffusa più della luce rossa perché, per questo motivo, il cielo appare in blu. All'alba e al tramonto i raggi del sole percorrono gran parte dell'atmosfera. Pertanto, la maggior parte della luce blu viene dispersa e solo la luce rossa raggiunge l'osservatore. Quindi il sole appare rosso alla luce del sole e al tramonto.
Nel caso della diffusione della luce, quasi tutta la luce diffusa viene osservata alla stessa frequenza della radiazione incidente. Questo fenomeno è chiamato dispersione elastica o rayleigh o lineare, tuttavia, il grande medico indiano Dr.C.V. Raman osservò che la diffusione della luce ha frequenze discrete sopra e sotto la frequenza incidente nel 1928. Le applicazioni del tipo rayleigh o lineare sono trattare (rilevamento e misurazione della luce), radar meteorologico, ecc.
Rayleigh Scattering Losses
Le perdite di dispersione esistono nelle fibre ottiche a causa della variazione microscopica della densità del materiale e della composizione. Poiché il vetro è composto da reti collegate casualmente a livello molecolare e diversi ossidi come l'ossido di silicio, GeODueecc. Questi sono l'uso principale della fluttuazione della struttura della composizione, questi due effetti provocano variazioni nel tipo di diffusione della luce rifrangente e rayleigh.
Le luci di diffusione dovute a piccoli cambiamenti localizzati nell'indice di rifrazione del nucleo e del materiale di rivestimento. Queste sono le due cause durante la produzione di fibre. La prima è dovuta alla leggera fluttuazione nella miscelazione degli ingredienti e l'altra causa è una leggera variazione di densità man mano che si solidifica. La figura seguente mostra graficamente la relazione tra lunghezza d'onda e dispersione di rayleigh.
Perdite di dispersione
Quando un raggio luminoso colpisce tali zone, viene diffuso in tutte le direzioni, la perdita di dispersione per il vetro monocomponente è data da
UNescrementi= 8π3/ 3λ4(nDue- 1)DuePERBTfBT
Dove n = indice di rifrazione
PERB= Costante di Boltzman
BT= Comprimibilità isotermica
Tf= Temperatura frictive
In base al parametro di dimensione adimensionale, la diffusione della luce è divisa in tre domini ed è definita come
A = πDp / λ
Dove Dp = Circonferenza di una particella
λ = Radiazione di lunghezza d'onda incidente
Il Rayleigh è proporzionale a e a P (r), A (r) e r. L'espressione matematica è data da
α = αR+ αNEL+ αOH+ αIR+ αUV+ αNEL
Dove αR= RSL
unNEL= Perdita di imperfezioni
unOH= Perdita di assorbimento
unIR= Perdita di assorbimento infrarosso
unUV= Perdita di assorbimento ultravioletto
unNEL= Perdita di assorbimento di altre impurità
Un αIR(perdita di assorbimento infrarosso) è matematicamente espresso come
unIR= C exp (-D / λ)
Dove 'C' è il coefficiente e D dipende dai materiali
La perdita è proporzionale alla λ4e alla P (r), A (r) e r. L'espressione matematica è data da
unR= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Dove A (r) = coefficiente di dispersione lineare
P (r) = Propagazione dell'intensità della luce
'R' = distanza radiale
Questa è la teoria della perdita di dispersione lineare.
Differenza tra scattering di Rayleigh e Mie
La differenza tra questi due è discussa di seguito.
| S.NO | Rayleigh o dispersione lineare | Mie Scattering |
| 1 | NelRayleigh o linearescattering, la dimensione delle particelle è inferiore alla lunghezza d'onda | In Mcioèscattering, la dimensione delle particelle è maggiore della lunghezza d'onda |
| Due | La dipendenza dalla lunghezza d'onda è forte in questa dispersione | La dipendenza dalla lunghezza d'onda è debole in questa dispersione |
| 3 | È una dispersione lineare | È anche uno scattering lineare |
| 4 | Il tipo di particelle in questola dispersione è molecole d'aria | Il tipo di particelle in Mcioèla dispersione è fumo, esalazioni e foschia |
| 5 | Il diametro delle particelle della molecola d'aria è compreso tra 0,0001 e 0,001 micrometri e i fenomeni delle molecole d'aria sono cielo blu e tramonti rossi | Il diametro delle particelle di aerosol in Mcioèlo scattering è compreso tra 0,01 e 1,0 micrometri ei fenomeni degli aerosol (inquinanti) sono smog brunastro |
Rayleigh Scattering in fibra ottica
Il fibra ottica è sottile, flessibile e trasparente di vetro di silice otticamente puro e plastica. Le fibre ottiche sono più veloci, impermeabili alle interferenze elettromagnetiche, non possono prendere fuoco e la perdita di segnale è minore. Quando un raggio di luce che trasporta segnali viaggia dalla fibra ottica, la forza della luce si abbassa, questa perdita di potenza luminosa è generalmente chiamata attenuazione. L'attenuazione deve essere una priorità assoluta per molti ingegneri che considerano la selezione e la gestione delle fibre ottiche.
Quasi tutti gli oggetti diffondono le luci, ovvero la luce riflessa che li illumina in tutte le direzioni. Il rayleigh o scattering lineare è causato dall'interferenza con particelle più piccole della lunghezza d'onda della luce. La luce viaggia attraverso la fibra interagisce con le particelle e quindi si diffonde in tutte le direzioni, provoca perdite di energia e attenuazione durante la trasmissione dei dati. Questa è la teoria di Rayleigh o scattering lineare nelle fibre ottiche.
Domande frequenti
1). Cosa causa Rayleigh o scattering lineare?
Le cause dello scattering rayleigh o lineare sono il risultato di disomogeneità nel rivestimento e nel nucleo. La densità e le variazioni di composizione e le fluttuazioni nell'indice di rifrazione sono i problemi che si verificano a causa delle disomogeneità.
2). Chi ha scoperto lo scattering di Rayleigh?
John William Strut è stato scoperto.
3). Qual è la differenza tra Rayleigh e Mie scattering?
Nello scattering di Rayleigh o lineare, la dimensione delle particelle di dispersione è inferiore alla lunghezza d'onda della radiazione e nello scattering di Mie la dimensione delle particelle di dispersione e la lunghezza d'onda della radiazione è la stessa.
4). Quali sono i tre tipi di scattering?
I tre tipi di scattering sono il rayleigh, lo scattering non selettivo e lo scattering Mie.
5). Qual è il rapporto Rayleigh?
Il rayleigh ratio è uno dei parametri che viene utilizzato per le misure di diffusione della luce.
In questo articolo, una panoramica di Rayleigh Scattering o scattering lineare , diffusione della luce, perdite di dispersione e la differenza tra la dispersione di Rayleigh e Mie. Ecco una domanda su quali sono le cause della dispersione di Mie?
