Lord Rayleigh (12 de novembre de 1842) es va descobrir la dispersió del rayleigh. Coneixem el fenomen de la llum que és reflexió i refracció . Les partícules de l’atmosfera s’anomenen dispersió perquè quan la llum entra a l’atmosfera, aquestes partícules es dispersaran a les llums. Aquest fenomen de refracció es pot anomenar dispersió de llum. Hi ha dos tipus de dispersions com elàstica i no elàstica. Els rayleigh, Mie i les dispersions no selectives són dispersions elàstiques i la radiografia de Brillou, Raman, In-elastic, Compton és la dispersió in-elastic. En aquest article, es discuteix breument un tipus de dispersió elàstica, és a dir, Rayleigh.
Què és Rayleigh Scattering?
Definició: El rayleigh és la dispersió de les molècules pel gas a l'atmosfera de la terra. La força de dispersió depèn de la longitud d'ona de la llum i també de la mida de les partícules. A causa de les variacions compositives, es produeix la dispersió de rayleigh o lineal.
Dispersió de llum
Hem travessat alguns fenòmens meravellosos de la nostra vida quotidiana, com el color blau del cel, el color de l’aigua a la mar profunda, l’envermelliment del sol a la sortida del sol i al capvespre, etc. Quan cau un feix de llum un àtom fa que l’electró de l’àtom vibri. Els electrons vibrants, al seu torn, reemeten la llum en totes direccions i aquest procés s’anomena dispersió.
L’atmosfera terrestre conté molècules d’aire i altres petites partícules quan la llum del sol travessa l’atmosfera i es dispersa per un gran nombre de partícules a l’atmosfera. Segons la llei de dispersió de Rayleigh (RSL), la intensitat de la dispersió de la llum varia inversament com la quarta part de la longitud d'ona d'alçada (1 / h4). En comparació amb les longituds d'ona més llargues, les longituds d'ona més curtes es dispersen més. El diagrama de dispersió lineal es mostra a la figura següent.
Dispersió de Rayleigh
Segons el RSL, la llum de color blau està més dispersa que la vermella perquè, per aquest motiu, el cel apareix en blau. A la sortida del sol i la posta del sol, els raigs del sol recorren una gran part de l’atmosfera. Per tant, la major part de la llum blava s’escampa i només la llum vermella arriba a l’observador. Per tant, el sol apareix vermell a la llum del sol i al capvespre.
En el cas de la dispersió de la llum, gairebé tota la llum dispersa s’observa a la mateixa freqüència que la radiació incident. Aquest fenomen s’anomena dispersió elàstica o rayleigh o dispersió lineal, però, el gran metge indi Dr.C.V. Raman va observar que la dispersió de la llum té freqüències discretes per sobre i per sota de la freqüència incident el 1928. Les aplicacions de rayleigh o de tipus lineal són tractar (detecció i abast de la llum), radar meteorològic, etc.
Pèrdues disperses de Rayleigh
Les pèrdues de dispersió existeixen a les fibres òptiques a causa de la variació microscòpica en la densitat del material i la composició. Com que el vidre es compon de xarxes connectades aleatòriament a òxids moleculars i diversos òxids com l'òxid de silici, GeO2Aquests són l'ús principal de la fluctuació de l'estructura de la composició, aquests dos efectes donen lloc a una variació del tipus de dispersió de la llum refractiva i rayleigh.
Les llums de dispersió a causa de petits canvis localitzats en l'índex de refracció del nucli i del material de revestiment. Aquestes són les dues causes durant la fabricació de fibres. La primera es deu a la lleugera fluctuació en la barreja d’ingredients i l’altra causa és un lleuger canvi de densitat a mesura que es solidifica. La figura següent mostra gràficament la relació entre la longitud d'ona i la pèrdua de dispersió del rayleigh.
Pèrdues disperses
Quan un raig de llum incideix en aquestes zones, es dispersa en totes direccions, la pèrdua de dispersió del vidre de component únic ve donada per
Ascat= 8π3/ 3λ4(n2- 1)2ABTfBT
On n = índex de refracció
AB= La constant de Boltzman
BT= Compressibilitat isotèrmica
Tf= Temperatura de fricció
Basat en el paràmetre de mida sense dimensions, la dispersió de la llum es divideix en tres dominis i es defineix com
A = πDp / λ
On Dp = Circumferència d’una partícula
λ = Radiació de longitud d'ona incident
El Rayleigh és proporcional al i P (r), A (r) i r. L’expressió matemàtica ve donada per
α = αR+ αA LA+ αOH+ αIR+ αUV+ αA LA
On αR= RSL
aA LA= Pèrdua per imperfecció
aOH= Pèrdua d'absorció
aIR= Pèrdua d'absorció per infrarojos
aUV= Pèrdua d'absorció ultraviolada
aA LA= Altres pèrdues d'absorció d'impureses
Una αIR(pèrdua d’absorció d’infrarojos) s’expressa matemàticament com
aIR= C exp (-D / λ)
On ‘C’ és el coeficient i D depèn dels materials
La pèrdua és proporcional a la λ4i a la P (r), A (r) i r. L’expressió matemàtica ve donada per
aR= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
On A (r) = coeficient de dispersió lineal
P (r) = Propagació de la intensitat de la llum
‘R’ = Distància radial
Aquesta és la teoria de la pèrdua de dispersió lineal.
Diferència entre la dispersió de Rayleigh i Mie
A continuació, es discuteix la diferència entre aquests dos.
| S.NO | Rayleigh o dispersió lineal | Mie Scattering |
| 1 | EnRayleigh o linealdispersió, la mida de les partícules és inferior a la longitud d'ona | A Més a dirdispersió, la mida de les partícules és superior a la longitud d'ona |
| 2 | La dependència de la longitud d’ona és forta en aquesta dispersió | La dependència de la longitud d'ona és feble en aquesta dispersió |
| 3 | És una dispersió lineal | També és una dispersió lineal |
| 4 | El tipus de partícules que hi hala dispersió són molècules d’aire | El tipus de partícules en Més a dirla dispersió és fum, fum i boira |
| 5 | El diàmetre de les partícules de la molècula d’aire és de 0,0001 a 0,001 micròmetres i els fenòmens de les molècules d’aire són el cel blau i les postes de sol vermelles | El diàmetre de les partícules dels aerosols en Més a dirla dispersió és de 0,01 a 1,0 micròmetres i els fenòmens dels aerosols (contaminants) són el smog marró |
Dispersió Rayleigh en fibra òptica
El fibra òptica és prim, flexible i transparent de vidre i plàstic de sílice òpticament purs. Les fibres òptiques són més ràpides, impermeables a les interferències electromagnètiques, no es poden incendiar i la pèrdua de senyal és menor. Quan un feix de llum que transporta senyals viatja des de la fibra òptica, la força de la llum es redueix, aquesta pèrdua de potència lumínica es denomina generalment atenuació. Una atenuació ha de ser la màxima prioritat per a molts enginyers que considerin la possibilitat de seleccionar i manipular la fibra òptica.
La majoria de tots els objectes dispersen llums, és a dir, la llum reflectida que els il·lumina en totes direccions. El rayleigh o dispersió lineal és causat per la interferència amb partícules més petites que la longitud d'ona de la llum. La llum viatja a través de la fibra interactua amb les partícules i es dispersa en totes direccions, provocant pèrdues d'energia i atenuació durant la transmissió de dades. Aquesta és la teoria de Rayleigh o dispersió lineal en fibres òptiques.
Preguntes freqüents
1). Què causa Rayleigh o la dispersió lineal?
Les causes del rayleigh o de la dispersió lineal són que es deriven de les inhomogeneïtats del revestiment i del nucli. La densitat i les variacions de la composició i la fluctuació de l'índex de refracció són els problemes que es produeixen a causa de les inhomogeneïtats.
2). Qui va descobrir la dispersió de Rayleigh?
John William Strut va ser descobert.
3). Quina diferència hi ha entre la dispersió de Rayleigh i Mie?
A la dispersió lineal o Rayleigh, la mida de les partícules disperses és menor que la longitud d’ona de la radiació i a la dispersió Mie la mida de les partícules disperses i la longitud d’ona de la radiació són les mateixes.
4). Quins són els tres tipus de dispersió?
Els tres tipus de dispersió són el rayleigh, la dispersió no selectiva i la dispersió de Mie.
5). Quina és la proporció de Rayleigh?
La relació rayleigh és un dels paràmetres que s’utilitza per a les mesures de dispersió de llum.
En aquest article, es fa una visió general de Dispersió o dispersió lineal de Rayleigh , es discuteix la dispersió de la llum, les pèrdues per dispersió i la diferència entre la dispersió de Rayleigh i Mie. Aquí hi ha una pregunta sobre quines són les causes de la dispersió de Mie?
