Co to jest rozpraszanie Rayleigha: rozpraszanie światła i straty

Co to jest rozpraszanie Rayleigha: rozpraszanie światła i straty

Lord Rayleigh (12 listopada 1842) został odkryty przez rozpraszanie rayleigh. Znamy to zjawisko światła odbicie i załamanie . Cząsteczki w atmosferze nazywają się rozpraszaniem, ponieważ kiedy światło wejdzie do atmosfery, cząsteczki te zostaną rozproszone na światła. To zjawisko załamania można nazwać rozpraszaniem światła. Istnieją dwa rodzaje rozpraszania, takie jak elastyczne i nieelastyczne. Rozpraszania rayleigha, Mie i nieselektywne są rozproszeniami elastycznymi, a promieniowanie rentgenowskie Brillou, Ramana, nieelastyczne, Compton to rozproszenia nieelastyczne. W tym artykule omówiono pokrótce jeden rodzaj rozpraszania sprężystego, a mianowicie Rayleigh.



Co to jest rozpraszanie Rayleigha?

Definicja: Rayleigh to rozpraszanie cząsteczek przez gaz w atmosferze ziemskiej. Siła rozpraszania zależy od długości fali światła, a także od wielkości cząstek. Ze względu na różnice w składzie powstaje rayleigh lub liniowe rozpraszanie.


Rozpraszanie światła

Przekroczyliśmy kilka wspaniałych zjawisk w naszym codziennym życiu, takich jak niebieski kolor nieba, kolor wody w głębokim morzu, zaczerwienienie słońca o wschodzie i zachodzie słońca itp. Kiedy promień światła pada na atom powoduje drgania elektronu w atomie. Z kolei wibrujące elektrony ponownie emitują światło we wszystkich kierunkach i proces ten nazywa się rozpraszaniem.





Atmosfera ziemska zawiera cząsteczki powietrza i inne drobne cząsteczki, gdy światło słoneczne przechodzi przez atmosferę, zostaje rozproszone przez dużą liczbę cząstek w atmosferze. Zgodnie z prawem rozpraszania Rayleigha (RSL), intensywność rozpraszania światła zmienia się odwrotnie jako czwarta część długości fali wysokości (1 / h4). W porównaniu z dłuższymi falami krótsze fale są bardziej rozproszone. Liniowy wykres rozrzutu pokazano na poniższym rysunku.

Rozpraszanie Rayleigha

Rozpraszanie Rayleigha



Zgodnie z RSL, niebieskie światło jest rozpraszane bardziej niż czerwone, ponieważ z tego powodu niebo jest niebieskie. O wschodzie i zachodzie słońca promienie słoneczne przemieszczają się po dużej części atmosfery. Dlatego większość niebieskiego światła jest rozpraszana i tylko czerwone światło dociera do obserwatora. Stąd słońce wydaje się czerwone w świetle słonecznym i zachodzie słońca.

W przypadku rozpraszania światła prawie całe światło rozpraszające jest obserwowane z tą samą częstotliwością co padające promieniowanie. Zjawisko to nazywane jest rozpraszaniem sprężystym lub rayleigh lub liniowym, jednak wielki indyjski lekarz dr C.V. Raman zauważył, że rozpraszanie światła ma dyskretne częstotliwości powyżej i poniżej częstotliwości padania w 1928 r. do czynienia (wykrywanie światła i jego zasięg), radar pogodowy itp.


Straty rozpraszania Rayleigha

Straty na rozpraszaniu występują w światłowodach z powodu mikroskopijnych zmian gęstości materiału i składu. Ponieważ szkło składa się z losowo połączonych sieci na cząsteczkach i kilku tlenków, takich jak tlenek krzemu, GeOdwaitd. Są to główne zastosowania fluktuacji struktury kompozycji, te dwa efekty powodują zmiany w refrakcji i rozpraszaniu światła typu rayleigh.

Rozpraszanie światła z powodu niewielkich miejscowych zmian współczynnika załamania światła rdzenia i materiału okładzinowego. To są dwie przyczyny podczas wytwarzania włókien. Pierwsza jest spowodowana niewielkimi wahaniami w mieszaniu składników, a drugą przyczyną jest niewielka zmiana gęstości podczas krzepnięcia. Poniższy rysunek przedstawia graficznie zależność między długością fali a utratą rozpraszania rayleigha.

Straty rozpraszające

Rozpraszanie strat

Kiedy promień światła pada na takie strefy, zostaje rozproszony we wszystkich kierunkach, strata rozpraszania dla szkła jednoskładnikowego jest wyrażona wzorem

ZAzwiać= 8π3/ 3λ4(ndwa- 1)dwaDObTfabT

Gdzie n = współczynnik załamania światła

DOb= Stała Boltzmana

bT= Ściśliwość izotermiczna

Tfa= Temperatura ścisła
Na podstawie bezwymiarowego parametru rozmiaru rozpraszanie światła jest podzielone na trzy domeny i jest zdefiniowane jako

A = πDp / λ

Gdzie Dp = obwód cząstki

λ = padające promieniowanie długości fali

Rayleigh jest proporcjonalny do i P (r), A (r) i r. Wyrażenie matematyczne jest podane przez

α = αR+ αW+ αO+ αIR+ αUV+ αW

Gdzie αR= RSL

zaW= Utrata niedoskonałości

zaO= Strata absorpcji

zaIR= Strata absorpcji podczerwieni

zaUV= Strata absorpcji w ultrafiolecie

zaW= Utrata absorpcji innych zanieczyszczeń

AIR(strata absorpcji podczerwieni) jest matematycznie wyrażona jako

zaIR= C exp (-D / λ)

Gdzie „C” jest współczynnikiem, a D zależy od materiałów

Strata jest proporcjonalna do λ4i do P (r), A (r) i r. Wyrażenie matematyczne jest podane przez

zaR= 1 / λ40+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr

Gdzie A (r) = liniowy współczynnik rozpraszania

P (r) = propagacja natężenia światła

„R” = odległość promieniowa

To jest teoria liniowej straty rozpraszania.

Różnica między rozpraszaniem Rayleigha i Mie

Różnicę między tymi dwoma omówiono poniżej.

S.NO Rayleigh lub liniowe rozpraszanie Mie Scattering
1 WRayleigh lub linearrozpraszanie, wielkość cząstek jest mniejsza niż długość fali W Mto znaczyrozpraszania, wielkość cząstek jest większa niż długość fali
dwa W tym rozpraszaniu silna jest zależność od długości fali W tym rozpraszaniu zależność od długości fali jest słaba
3 Jest to rozproszenie liniowe Jest to również rozproszenie liniowe
4 Rodzaj cząstek w tymrozpraszanie to cząsteczki powietrza Rodzaj cząstek w M.to znaczyrozpraszanie to dym, opary i mgła
5 Średnica cząsteczek powietrza wynosi od 0,0001 do 0,001 mikrometra, a zjawiska związane z cząsteczkami powietrza to błękitne niebo i czerwone zachody słońca Średnica cząstek aerozoli w Mto znaczyrozproszenie wynosi od 0,01 do 1,0 mikrometra, a zjawisko aerozoli (zanieczyszczeń) to brązowawy smog

Rozpraszanie Rayleigha w światłowodzie

Plik światłowód jest cienki, elastyczny i przezroczysty z optycznie czystego szkła krzemionkowego i tworzywa sztucznego. Światłowody są szybsze, odporne na zakłócenia elektromagnetyczne, nie mogą się zapalić, a utrata sygnału jest mniejsza. Kiedy wiązka światła, która przenosi sygnały, przechodzi ze światłowodu, wtedy siła światła spada, ta utrata mocy światła jest ogólnie nazywana tłumieniem. Tłumienie musi być głównym priorytetem dla wielu inżynierów, którzy rozważają wybór i obsługę światłowodów.

Większość obiektów rozprasza światło, czyli światło odbite, które oświetla je we wszystkich kierunkach. Promieniowe lub liniowe rozpraszanie jest spowodowane interferencją z cząstkami mniejszymi niż długość fali światła. Światło wędrujące przez światłowód oddziałuje z cząsteczkami, a następnie jest rozpraszane we wszystkich kierunkach, powodując straty energii i tłumienie podczas transmisji danych. To jest teoria Rayleigha lub liniowego rozpraszania w światłowodach.

FAQs

1). Co powoduje Rayleigh lub liniowe rozpraszanie?

Przyczyny rozpraszania rayleigha lub liniowego są spowodowane niejednorodnością płaszcza i rdzenia. Gęstość i zmiany składu oraz fluktuacja współczynnika załamania światła to problemy, które pojawiają się z powodu niejednorodności.

2). Kto odkrył rozpraszanie Rayleigha?

Odkryto Johna Williama Struta.

3). Jaka jest różnica między rozpraszaniem Rayleigha i Mie?

W przypadku Rayleigha lub liniowego rozpraszania rozmiar cząstek rozpraszających jest mniejszy niż długość fali promieniowania, aw przypadku rozpraszania Mie rozmiar cząstek rozpraszających i długość fali promieniowania jest taka sama.

4). Jakie są trzy rodzaje rozpraszania?

Trzy rodzaje rozpraszania to rayleigh, nieselektywne rozpraszanie i rozpraszanie Mie.

5). Jaki jest stosunek Rayleigha?

Współczynnik rayleigha jest jednym z parametrów wykorzystywanych do pomiarów rozpraszania światła.

W tym artykule omówiono Rozpraszanie Rayleigha lub liniowe , rozpraszanie światła, straty w rozpraszaniu i różnica między rozpraszaniem Rayleigha i Mie. Oto pytanie, jakie są przyczyny rozpraszania Mie?