Рэлеевское рассеяние: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
→Объяснение цвета неба: уточнение |
ДолбоЯщер (обсуждение | вклад) -Категория:Свет; -Категория:Рассеяние с помощью HotCat |
||
Строка 20: | Строка 20: | ||
: <math>\sigma_R={8\pi\over 3} \left( {q^2\over{mc^2}} \right)^2 \left( {\nu\over{\nu_0}} \right)^4.</math> |
: <math>\sigma_R={8\pi\over 3} \left( {q^2\over{mc^2}} \right)^2 \left( {\nu\over{\nu_0}} \right)^4.</math> |
||
Зависимость вывел [[Рэлей, Джон Уильям|британский физик Джон Рэлей]] в [[1871]] |
Зависимость вывел [[Рэлей, Джон Уильям|британский физик Джон Рэлей]] в [[1871]] г. |
||
Сечение <math>\sigma_R</math> зависит от угла рассеяния <math>\theta</math> между направлениями падающей и рассеянной волн: |
Сечение <math>\sigma_R</math> зависит от угла рассеяния <math>\theta</math> между направлениями падающей и рассеянной волн: |
||
Строка 43: | Строка 43: | ||
=== Спектральный состав === |
=== Спектральный состав === |
||
Рэлеевское рассеяние определяется как происходящее без существенного изменения частоты.<ref name="Landau82" /> Но тепловые флуктуации вносят изменение в [[спектр]]альный состав, причём в жидкостях [[Полуширина|уширение]] может достигать 150 |
Рэлеевское рассеяние определяется как происходящее без существенного изменения частоты.<ref name="Landau82" /> Но тепловые флуктуации вносят изменение в [[спектр]]альный состав, причём в жидкостях [[Полуширина|уширение]] может достигать 150 см<sup>−1</sup>.<ref>{{статья |
||
| автор = Фабелинский И. Л. |
| автор = Фабелинский И. Л. |
||
| заглавие = Некоторые вопросы молекулярного рассеяние в жидкостях |
| заглавие = Некоторые вопросы молекулярного рассеяние в жидкостях |
||
Строка 55: | Строка 55: | ||
== Объяснение цвета неба == |
== Объяснение цвета неба == |
||
{{Основная статья|Диффузное излучение неба}}[[Файл:Rayleigh sunlight scattering-ru.svg|thumb|right|250px|Отношение интенсивности рассеяния солнечного света атмосферой для различных длин волн]] |
{{Основная статья|Диффузное излучение неба}}[[Файл:Rayleigh sunlight scattering-ru.svg|thumb|right|250px|Отношение интенсивности рассеяния солнечного света атмосферой для различных длин волн]] |
||
Рэлеевским рассеянием солнечного света на неоднородностях атмосферы (флуктуационные неоднородности плотности воздуха) объясняется голубой цвет неба. Лучи Солнца рассеиваются в каждой точке атмосферы — и больше рассеивается коротковолновый свет. Глаз видит все рассеиваемые волны — от красного (длинноволнового), до фиолетового (коротковолнового). На фиолетовом коротковолновом краю оптического спектра идёт нарастание. Поэтому интегральная картинка воспринимается глазом как голубой цвет, отодвинутая от фиолетового края, но тяготеющая именно к этой стороне спектра.<br |
Рэлеевским рассеянием солнечного света на неоднородностях атмосферы (флуктуационные неоднородности плотности воздуха) объясняется голубой цвет неба. Лучи Солнца рассеиваются в каждой точке атмосферы — и больше рассеивается коротковолновый свет. Глаз видит все рассеиваемые волны — от красного (длинноволнового), до фиолетового (коротковолнового). На фиолетовом коротковолновом краю оптического спектра идёт нарастание. Поэтому интегральная картинка воспринимается глазом как голубой цвет, отодвинутая от фиолетового края, но тяготеющая именно к этой стороне спектра.<br> |
||
На закате же вблизи Солнца наблюдаются иные явления. Если в точке неба, вдалеке от Солнца наблюдатель видит всё тот же голубой цвет, то вблизи с Солнцем — красный. Дело в том, что в любой точке неба вдалеке от Солнца, наблюдатель по прежнему видит рассеянный, то есть коротковолновый (интегральный голубой) свет. А на малых углах рассеяния, где больше прямых лучей Солнца, до наблюдателя гораздо больше доходит длинноволновый, то есть красный цвет. Это объясняется тем, что по сравнению с положением Солнца в кульминации, свет проходит в несколько раз большую толщу атмосферы и от фиолетового света не остаётся практически ничего — он рассеивается многократно в другие стороны. И интегральная картинка смещается к красному краю спектра. |
На закате же вблизи Солнца наблюдаются иные явления. Если в точке неба, вдалеке от Солнца наблюдатель видит всё тот же голубой цвет, то вблизи с Солнцем — красный. Дело в том, что в любой точке неба вдалеке от Солнца, наблюдатель по прежнему видит рассеянный, то есть коротковолновый (интегральный голубой) свет. А на малых углах рассеяния, где больше прямых лучей Солнца, до наблюдателя гораздо больше доходит длинноволновый, то есть красный цвет. Это объясняется тем, что по сравнению с положением Солнца в кульминации, свет проходит в несколько раз большую толщу атмосферы и от фиолетового света не остаётся практически ничего — он рассеивается многократно в другие стороны. И интегральная картинка смещается к красному краю спектра. |
||
== Применение == |
== Применение == |
||
Применяется в [[рефлектометр]]ии. |
Применяется в [[рефлектометр]]ии. |
||
Строка 72: | Строка 71: | ||
== Примечания == |
== Примечания == |
||
{{примечания}} |
|||
<references/> |
|||
== Литература == |
== Литература == |
||
Строка 105: | Строка 104: | ||
[[Категория:Рассеяние света]] |
[[Категория:Рассеяние света]] |
||
[[Категория:Атмосферные оптические явления]] |
[[Категория:Атмосферные оптические явления]] |
||
[[Категория:Свет]] |
|||
[[Категория:Спектроскопия]] |
[[Категория:Спектроскопия]] |
||
[[Категория:Атомная физика]] |
[[Категория:Атомная физика]] |
||
[[Категория:Квантовая оптика]] |
[[Категория:Квантовая оптика]] |
||
[[Категория:Рассеяние]] |
Версия от 17:52, 7 июня 2019
Рэле́евское рассе́ивание — когерентное рассеяние света без изменения длины волны (называемое также упругим рассеянием) на частицах, неоднородностях или других объектах, когда частота рассеиваемого света существенно выше собственной частоты рассеивающего объекта или системы. Эквивалентная формулировка: рассеяние света на объектах, размеры которых меньше его длины волны. Названо в честь британского физика лорда Рэлея, установившего зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны в 1871 году[2]. В широком смысле также применяется при описании рассеяния в волновых процессах различной природы.
Теория
При рэлеевском рассеянии внутреннее состояние рассеивающих частиц не изменяется. Можно рассматривать два предельных случая. Если длина волны меньше расстояния свободного пробега, то акты рассеяния на частицах можно считать независимыми. В противоположном случае, в рассеянии участвуют флуктуации в направлении молекул и в их плотности.[3]
Модель взаимодействия с осциллятором
Для рассеивания на осцилляторе массы m, с зарядом q и собственной частотой сечение рассеяния пропорционально четвёртой степени частоты рассеиваемого света
Зависимость вывел британский физик Джон Рэлей в 1871 г.
Сечение зависит от угла рассеяния между направлениями падающей и рассеянной волн:
рассеянная волна линейно поляризована вдоль направления, перпендикулярного плоскости, проходящей через направления распространения падающей и рассеянной волн. При рассеянии на сферических частицах (неоднородностях) степень поляризации p для неполяризованного падающего света равна:
для рассеяния на удлинённых частицах на степень поляризации влияет и их ориентация.[4]
Спектральный состав
Рэлеевское рассеяние определяется как происходящее без существенного изменения частоты.[3] Но тепловые флуктуации вносят изменение в спектральный состав, причём в жидкостях уширение может достигать 150 см−1.[5]
Объяснение цвета неба
Рэлеевским рассеянием солнечного света на неоднородностях атмосферы (флуктуационные неоднородности плотности воздуха) объясняется голубой цвет неба. Лучи Солнца рассеиваются в каждой точке атмосферы — и больше рассеивается коротковолновый свет. Глаз видит все рассеиваемые волны — от красного (длинноволнового), до фиолетового (коротковолнового). На фиолетовом коротковолновом краю оптического спектра идёт нарастание. Поэтому интегральная картинка воспринимается глазом как голубой цвет, отодвинутая от фиолетового края, но тяготеющая именно к этой стороне спектра.
На закате же вблизи Солнца наблюдаются иные явления. Если в точке неба, вдалеке от Солнца наблюдатель видит всё тот же голубой цвет, то вблизи с Солнцем — красный. Дело в том, что в любой точке неба вдалеке от Солнца, наблюдатель по прежнему видит рассеянный, то есть коротковолновый (интегральный голубой) свет. А на малых углах рассеяния, где больше прямых лучей Солнца, до наблюдателя гораздо больше доходит длинноволновый, то есть красный цвет. Это объясняется тем, что по сравнению с положением Солнца в кульминации, свет проходит в несколько раз большую толщу атмосферы и от фиолетового света не остаётся практически ничего — он рассеивается многократно в другие стороны. И интегральная картинка смещается к красному краю спектра.
Применение
Применяется в рефлектометрии.
См. также
- Рамановское рассеяние
- Рассеяние Мандельштама — Бриллюэна
- Томсоновское рассеяние
- Эффект Комптона
- Эффект Тиндаля
- Рассеяние Ми
Примечания
- ↑ Blue & red | Causes of Color . Дата обращения: 22 марта 2013. Архивировано 5 апреля 2013 года.
- ↑ Рэлеевское рассеяние . Физическая энциклопедия. Дата обращения: 16 марта 2011. Архивировано 27 августа 2011 года.
- ↑ 1 2 Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Рэлеевское рассеяние в газах и жидкостях. // Теоретическая физика. Электродинамика сплошных сред. — М.: Наука, 1982. — Т. VIII. — С. 582—583.
- ↑ И. Г. Митрофанов. Рэлеевское рассеяние . Astronet. Дата обращения: 16 марта 2011. Архивировано 27 августа 2011 года.
- ↑ Фабелинский И. Л. Некоторые вопросы молекулярного рассеяние в жидкостях // УФН. — 1957. — Т. 63. — С. 355—410.
Литература
- V. E. Ogluzdin (2010). "Bohr Correspondence Principle and Multiphoton Nature Raileigh Light Scattering". J. Mod. Phys. 1: 86—89. doi:10.4236/jmp.2010.11012.
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
Ссылки
- Д. Клышко. Рассеяние света . Электронная библиотека «Наука и техника». Дата обращения: 16 марта 2011. Архивировано 27 августа 2011 года.
- А. В. Миронов. Прецизионная фотометрия. Практические основы прецизионной фотометрии и спектрофотометрии звезд.
Это заготовка статьи по физике. Помогите Википедии, дополнив её. |