Što je Rayleighovo raspršivanje: rasipanje svjetlosti i gubitak

Što je Rayleighovo raspršivanje: rasipanje svjetlosti i gubitak

Lord Rayleigh (12. studenog 1842.) otkriven je rayleigh raspršivanjem. Znamo fenomen svjetlosti koji je refleksija i lom . Čestice u atmosferi koje se nazivaju raspršuju se, jer kad svjetlost uđe u atmosferu, tada će se te čestice raspršiti u svjetla. Ovaj fenomen loma možemo nazvati raspršivanjem svjetlosti. Postoje dvije vrste raspršenja poput elastičnog i neelastičnog. Rayleigh, Mie i neselektivna raspršenja su elastična raspršenja, a Brillou, Raman, Neelastična X-zraka, Compton su neelastična raspršenja. U ovom se članku ukratko govori o jednoj vrsti elastičnog raspršenja, naime o Rayleighu.



Što je Rayleigh Scattering?

Definicija: Rayleigh je raspršivanje molekula plinom u atmosferi zemlje. Snaga raspršenja ovisi o valnoj duljini svjetlosti, a također i o veličini čestica. Zbog varijacija sastava uzrokuje se rayleigh ili linearno raspršivanje.


Raspršivanje svjetlosti

Prešli smo neke divne pojave u našem svakodnevnom životu, poput plave boje neba, boje vode u dubokom moru, crvenila sunca pri izlasku i zalasku sunca itd. Kad snop svjetlosti padne na atom uzrokuje titranje elektrona u atomu. Vibrirajući elektroni zauzvrat ponovno emitiraju svjetlost u svim smjerovima i taj se proces naziva raspršivanjem.



Zemljina atmosfera sadrži molekule zraka i druge sitne čestice kad svjetlost od sunca prolazi kroz atmosferu, a ona se raspršuje velikim brojem čestica u atmosferi. Prema Rayleighovom zakonu o raspršivanju (RSL), intenzitet raspršenja svjetlosti varira obrnuto kao četvrti dio valne duljine visine (1 / h4). U usporedbi s duljim valnim duljinama, kraće valne duljine su više raspršene. Dijagram linearnog raspršenja prikazan je na donjoj slici.

Rayleigh Raspršivanje

Rayleigh Raspršivanje



Prema RSL-u, svjetlost plave boje raspršena je više od crvene, jer se iz tog razloga nebo pojavljuje u plavoj boji. Pri izlasku i zalasku sunca zrake sunca putuju velikim dijelom atmosfere. Stoga se većina plave svjetlosti raspršuje, a promatraču dopire samo crvena svjetlost. Stoga se sunce čini crvenim na sunčevoj svjetlosti i zalasku sunca.

U slučaju rasipanja svjetlosti, gotovo svo rasipanje svjetlosti promatra se na istoj frekvenciji kao i upadno zračenje. Taj se fenomen naziva elastičnim ili rayleigh-ovim ili linearnim raspršivanjem, međutim, veliki indijski liječnik Dr. C.V. Raman primijetio je da rasipanje svjetlosti ima diskretne frekvencije iznad i ispod upadne frekvencije 1928. godine. Primjene rayleigh-a ili linearnog tipa su baviti se (otkrivanje i domet svjetlosti), vremenski radar itd.


Rayleighovi raspršeni gubici

Gubici raspršenja postoje u optičkim vlaknima zbog mikroskopskih promjena u gustoći materijala i sastavu. Kako se staklo sastoji od slučajno povezanih mreža na molekularnim i nekoliko oksida poput silicijevog oksida, GeOdvaitd. To su glavna primjena kolebanja strukture sastava, ta dva učinka rezultiraju varijacijama u refrakcijskom i rayleigh tipu raspršenja svjetlosti.

Svjetla za rasipanje zbog malih lokaliziranih promjena indeksa loma jezgre i materijala za oblaganje. To su dva uzroka tijekom proizvodnje vlakana. Prvi je posljedica male fluktuacije u miješanju sastojaka, a drugi uzrok je lagana promjena gustoće dok se stvrdnjava. Sljedeća slika grafički prikazuje odnos između valne duljine i gubitka raspršenja rayleigh-a.

Raspršivanje gubitaka

Raspršivanje gubitaka

Kad svjetlosna zraka udari u takve zone, ona se rasprši u svim smjerovima, gubitak raspršenja za jednokomponentno staklo daje

Araspršeno= 8π3/ 3λ4(brdva- 1)dvaDOBTfBT

Gdje je n = indeks loma

DOB= Boltzmanova konstanta

BT= Izotermna stišljivost

Tf= Temperatura trenja
Na temelju parametra bezdimenzionalne veličine, raspršivanje svjetlosti podijeljeno je u tri domene i definirano je kao

A = πDp / λ

Gdje je Dp = opseg čestice

λ = Incidentno zračenje valne duljine

Rayleigh je proporcionalan s i P (r), A (r) i r. Matematički izraz dan je pomoću

α = αR+ αU+ αOH+ αIR+ αUV+ αU

Gdje je αR= RSL

aU= Gubitak nesavršenosti

aOH= Gubitak apsorpcije

aIR= Infracrveni gubitak apsorpcije

aUV= Gubitak apsorpcije ultraljubičastog zraka

aU= Gubitak apsorpcije ostalih nečistoća

A αIR(infracrveni gubitak apsorpcije) matematički se izražava kao

aIR= C exp (-D / λ)

Gdje je 'C' koeficijent, a D ovisi o materijalima

Gubitak je proporcionalan λ4i na P (r), A (r) i r. Matematički izraz dan je pomoću

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

Gdje je A (r) = Linearni koeficijent raspršenja

P (r) = širenje intenziteta svjetlosti

‘R’ = radijalna udaljenost

Ovo je teorija linearnog gubitka raspršenja.

Razlika između Rayleighova i Mieova raspršenja

O razlici između ove dvije govori se u nastavku.

S.NO Rayleigh ili Linearno raspršivanje Mie Raspršivanje
1 URayleigh ili linearniraspršivanjem, veličina čestica je manja od valne duljine U Mtjraspršivanjem, veličina čestica je veća od valne duljine
dva Ovisnost o valnoj duljini je jaka u ovom raspršenju Ovisnost o valnoj duljini je slaba u ovom raspršenju
3 To je linearno raspršenje To je također linearno raspršenje
4 Vrsta čestica u ovomeraspršivanje je molekula zraka Vrste čestica u Mtjrasipanje je dim, dima i sumaglica
5 Promjer čestica molekule zraka je 0,0001 do 0,001 mikrometara, a pojave molekula zraka su plavo nebo i crveni zalasci sunca Promjer čestica aerosola u Mtjraspršenost je od 0,01 do 1,0 mikrometara, a pojave aerosola (zagađivača) su smećkasti smog

Rayleighovo raspršivanje u optičkim vlaknima

The optičko vlakno je tanak, fleksibilan i proziran od optički čistog silicijevog stakla i plastike. Optička vlakna su brža, nepropusna za elektromagnetske smetnje, ne mogu se zapaliti, a gubitak signala je manji. Kada snop svjetlosti koji prenosi signale putuje iz optičkih vlakana, tada snaga svjetlosti postaje manja, taj gubitak svjetlosne snage obično se naziva slabljenje. Prigušivanje mora biti glavni prioritet mnogim inženjerima kako bi razmotrili odabir i rukovanje optičkim vlaknima.

Svi većinom svi objekti rasipaju svjetla, to znači odbijenu svjetlost koja ih osvjetljava u svim smjerovima. Rayleigh ili linearno raspršivanje uzrokovano je interferencijom s česticama manjim od valne duljine svjetlosti. Svjetlost koja putuje kroz vlakno komunicira s česticama, a zatim se raspršuje u svim smjerovima, što uzrokuje gubitke energije i slabljenje tijekom prijenosa podataka. Ovo je teorija Rayleighovog ili linearnog raspršenja u optičkim vlaknima.

Najčešća pitanja

1). Što uzrokuje Rayleighovo ili linearno raspršivanje?

Uzroci rayleigh-ovog ili linearnog raspršenja su, rezultat je nehomogenosti obloge i jezgre. Varijacije gustoće i sastava te fluktuacije indeksa loma problemi su koji nastaju zbog nehomogenosti.

2). Tko je otkrio Rayleighovo raspršivanje?

John William Strut je otkriven.

3). Koja je razlika između Rayleigh-ovog i Mie-ovog raspršenja?

Kod Rayleighovog ili linearnog raspršenja veličina čestica raspršivanja je manja od valne duljine zračenja, a kod Mie-raspršenja veličina čestica raspršivanja i valna duljina zračenja su jednake.

4). Koje su tri vrste raspršenja?

Tri vrste rasipanja su rayleigh, neselektivno rasipanje i Mie rasipanje.

5). Koji je Rayleighov omjer?

Rayleigh-ov omjer jedan je od parametara koji se koristi za mjerenje raspršenja svjetlosti.

U ovom članku, pregled Rayleighovo raspršivanje ili linearno raspršivanje raspravlja se o raspršenju svjetlosti, gubicima raspršenja i o razlici između Rayleigh-ovog i Mie-ovog raspršenja. Evo pitanja za uzroke rasipanja Mie?