Lord Rayleigh (12. novembra 1842) je bil odkrit Rayleigh razprševanju. Poznamo pojav svetlobe, ki je odsev in lom . Delci v ozračju, ki se imenujejo razpršijo, ker ko se svetloba vnese v ozračje, se ti delci razpršijo v luči. Ta pojav loma lahko imenujemo razprševanje svetlobe. Obstajata dve vrsti razprševanja, kot sta elastična in neelastična. Rayleigh, Mie in neselektivno razprševanje so elastična razpršitve, Brillou, Raman, neelastični rentgen, Compton pa neelastična razpršitve. V tem članku je na kratko obravnavana ena vrsta elastičnega razprševanja, in sicer Rayleigh.
Kaj je Rayleigh Scattering?
Opredelitev: Rayleigh je razprševanje molekul s plinom v zemeljski atmosferi. Moč razprševanja je odvisna od valovne dolžine svetlobe in tudi od velikosti delcev. Zaradi variacij sestave nastane rayleigh ali linearno sipanje.
Razprševanje svetlobe
V vsakdanjem življenju smo prečkali nekaj čudovitih pojavov, kot so modra barva neba, barva vode v globokem morju, pordelost sonca ob sončnem vzhodu in sončnem zahodu itd. Ko pade svetlobni žarek atom, zaradi katerega elektron v atomu zavibrira. Vibrirajoči elektroni pa spet oddajajo svetlobo v vse smeri in ta proces se imenuje sipanje.
Zemeljsko ozračje vsebuje molekule zraka in druge drobne delce, ko sončna svetloba prehaja skozi ozračje, se razprši zaradi velikega števila delcev v ozračju. Po Rayleighovem zakonu o razprševanju (RSL) se intenziteta sipanja svetlobe spreminja obratno kot četrti del valovne dolžine (1 / h4.). V primerjavi z daljšimi valovnimi dolžinami so krajše valovne dolžine bolj razpršene. Diagram linearnega sipanja je prikazan na spodnji sliki.
Rayleigh Scattering
Po RSL je modra barva svetlobe bolj razpršena kot rdeča, ker je zaradi tega nebo videti v modri barvi. Ob sončnem vzhodu in sončnem zahodu sončni žarki potujejo po velikem delu ozračja. Zato se večina modre svetlobe razprši in opazovalca doseže le rdeča. Zato je sonce rdeče ob sončni svetlobi in sončnem zahodu.
V primeru razprševanja svetlobe opazimo skoraj vso razpršeno svetlobo z enako frekvenco kot vpadno sevanje. Ta pojav imenujemo elastično ali rayleigh ali linearno sipanje, vendar je veliki indijski zdravnik dr. C.V. Raman opazil, da ima sipanje svetlobe diskretne frekvence nad in pod padajočo frekvenco leta 1928. Uporabe rayleigh ali linearnega tipa opraviti (zaznavanje in merjenje svetlobe), vremenski radar itd.
Rayleighove razpršene izgube
Izgube pri razprševanju obstajajo v optičnih vlaknih zaradi mikroskopskih sprememb gostote materiala in sestave. Ker je steklo sestavljeno iz naključno povezanih mrež v molekularni in več oksidov, kot je silicijev oksid, GeOdvaitd. To je glavna uporaba nihanja strukture sestave, ta dva učinka pa imata za posledico nihanje lomnega in raileigh tipa sipanja svetlobe.
Razpršilne luči zaradi majhnih lokaliziranih sprememb lomnega količnika jedra in materiala za oblogo. To sta dva vzroka med proizvodnjo vlaken. Prvi je posledica rahlega nihanja mešanja sestavin, drugi vzrok pa je rahla sprememba gostote, ko se strdi. Spodnja slika grafično prikazuje razmerje med valovno dolžino in izgubo sipanja rayleigh-a.
Razpršene izgube
Ko svetlobni žarek zadene taka območja, se razprši v vse smeri, izguba razpršitve za enokomponentno steklo pa je izražena z
Ascat= 8π3./ 3λ4.(štdva- 1)dvaTOBTfBT
Kjer je n = lomni količnik
TOB= Boltzmanova konstanta
BT= Izotermična stisljivost
Tf= Temperatura trenja
Na podlagi parametra brezdimenzionalne velikosti je razpršenost svetlobe razdeljena na tri področja in je definirana kot
A = πDp / λ
Kjer je Dp = obseg delca
λ = incidentno valovno dolžino sevanja
Rayleigh je sorazmeren z in P (r), A (r) in r. Matematični izraz je podan z
α = αR+ αV+ αOH+ αIR+ αUV+ αV
Kjer je αR= RSL
aV= Izguba zaradi nepopolnosti
aOH= Absorpcijska izguba
aIR= Infrardeča absorpcijska izguba
aUV= Izguba ultravijolične absorpcije
aV= Izguba absorpcije drugih nečistoč
A αIR(infrardeča absorpcijska izguba) je matematično izražena kot
aIR= C exp (-D / λ)
Kjer je 'C' koeficient, D pa je odvisen od materialov
Izguba je sorazmerna z λ4.in na P (r), A (r) in r. Matematični izraz je podan z
aR= 1 / λ4.∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Kjer je A (r) = koeficient linearnega razprševanja
P (r) = širjenje jakosti svetlobe
‘R’ = radialna razdalja
To je teorija linearne izgube razprševanja.
Razlika med Rayleighovim in Mieovim sipanjem
Razlika med tema dvema je obravnavana v nadaljevanju.
| S.NO | Rayleigh ali Linearno razprševanje | Mie Scattering |
| 1. | VRayleigh ali linearnorazpršenosti je velikost delcev manjša od valovne dolžine | V Mtjrazpršenosti je velikost delcev večja od valovne dolžine |
| dva | Pri tem razprševanju je odvisnost od valovne dolžine močna | Pri tem razprševanju je odvisnost od valovne dolžine šibka |
| 3. | Gre za linearno sipanje | Prav tako gre za linearno sipanje |
| 4. | Vrsta delcev v temrazprševanje je molekule zraka | Vrsta delcev v Mtjraztros je dim, dim in meglica |
| 5. | Premer delcev molekul zraka je od 0,0001 do 0,001 mikrometrov, pojavi molekul zraka pa so modro nebo in rdeči sončni zahodi | Premer delcev aerosolov v Mtjrazpršenost je od 0,01 do 1,0 mikrometra, pojavi aerosolov (onesnaževal) pa so rjavkast smog |
Rayleighovo razprševanje v optičnih vlaknih
The optična vlakna je tanek, prilagodljiv in prozoren iz optično čistega kremenčevega stekla in plastike. Optična vlakna so hitrejša, neprepustna za elektromagnetne motnje, ne morejo se vžgati in izguba signala je manjša. Ko svetlobni žarek, ki prenaša signale, potuje iz optične vlakne, potem postane moč svetlobe manjša, to izgubo svetlobne moči na splošno imenujemo slabljenje. Številni inženirji morajo imeti dušenje glavno prednost pri izbiri in uporabi optičnih vlaken.
Vsi večina predmetov razprši luči, kar pomeni, da jih odsevana svetloba osvetli v vse smeri. Rayleigh ali linearno sipanje povzroča interferenca z delci, manjšimi od valovne dolžine svetlobe. Svetloba, ki potuje skozi vlakno, sodeluje z delci in se nato razprši v vse smeri, kar povzroči izgubo energije in oslabitev med prenosom podatkov. To je teorija Rayleighovega ali linearnega sipanja v optičnih vlaknih.
Pogosta vprašanja
1). Kaj povzroča Rayleighovo ali linearno sipanje?
Vzroki rayleigh-a ali linearnega razprševanja so posledica nehomogenosti obloge in jedra. Zaradi nehomogenosti se pojavljajo spremembe gostote in sestave ter nihanje lomnega količnika.
2). Kdo je odkril Rayleighovo sipanje?
John William Strut je bil odkrit.
3). Kakšna je razlika med Rayleighovim in Mie razprševanjem?
Pri Rayleighovem ali linearnem razprševanju je velikost razpršenih delcev manjša od valovne dolžine sevanja, pri Mie-razsipanju pa je velikost razpršenih delcev in valovna dolžina sevanja enaka.
4). Katere so tri vrste sipanja?
Tri vrste sipanja so rayleigh, neselektivno sipanje in Mie sipanje.
5). Kakšno je Rayleighovo razmerje?
Raileighjevo razmerje je eden od parametrov, ki se uporablja za meritve sipanja svetlobe.
V tem članku je pregled Rayleighovo razprševanje ali linearno razprševanje , razpršenost razpršitve svetlobe, izgube razprševanja in razlika med Rayleighovim in Mie-ovim razprševanjem. Tukaj je vprašanje, kaj so vzroki za razprševanje Mie?
