Lord Rayleigh-t (1842. november 12.) fedezték fel a rayleigh-szóródással. Ismerjük a fény jelenségét visszaverődés és fénytörés . Az atmoszférában lévő részecskéket szórásnak nevezik, mert amikor a fény bejut a légkörbe, akkor ezek a részecskék fényekké szóródnak. A fénytörésnek ezt a fénytörési jelenséget nevezhetjük. Kétféle szóródás létezik, például rugalmas és nem rugalmas. A rayleigh, a Mie és a nem szelektív szórások rugalmas szóródások, a Brillou, Raman, Rugalmas röntgen, Compton pedig a rugalmatlan szórások. Ebben a cikkben a rugalmas szóródás egyik típusát, nevezetesen a Rayleigh-t tárgyaljuk röviden.
Mi a Rayleigh-szórás?
Meghatározás: A rayleigh a molekulák szétszórása a gáz által a föld atmoszférájában. A szórási szilárdság a fény hullámhosszától és a részecskemérettől is függ. A kompozíciós variációk miatt a rayleigh vagy a lineáris szóródás következik be.
A fény szórása
Néhány csodálatos jelenséget léptünk át mindennapi életünkben, mint például az ég kék színe, a víz színe a mély tengerben, a nap vörösödése napkeltekor és naplementekor stb. Amikor egy fénysugár ráesik egy atomot az atom elektronjának rezgésére készteti. A vibráló elektronok viszont minden irányban újból kibocsátják a fényt, és ezt a folyamatot szórásnak nevezzük.
A földi légkör levegőmolekulákat és egyéb apró részecskéket tartalmaz, amikor a napfény áthalad a légkörön, és nagyszámú részecske szórja szét a légkörben. A Rayleigh-féle szórási törvény (RSL) szerint a fényszórás intenzitása fordítottan változik a magasság hullámhosszának negyedik részeként (1 / h4). A hosszabb hullámhosszakhoz képest a rövidebb hullámhosszak jobban szétszóródnak. A lineáris szórási diagramot az alábbi ábra mutatja.
Rayleigh-szórás
Az RSL szerint a kék színű fény jobban szóródik, mint a piros, mert emiatt az ég kék színnel jelenik meg. Napkeltekor és napsütésben a napsugarak a légkör nagy részét bejárják. Ezért a kék fény nagy része elszóródik, és csak a piros fény jut el a megfigyelőhöz. Ezért a nap vörösnek tűnik a napfénynél és a naplementekor.
Fényszórás esetén szinte az összes szóró fény ugyanazon a frekvencián figyelhető meg, mint a beeső sugárzás. Ezt a jelenséget rugalmasnak vagy rayleigh-nak vagy lineáris szórásnak nevezik, azonban a nagy indiai orvos, Dr. C. V. Raman megfigyelte, hogy a fény szórásának diszkrét frekvenciái vannak az 1928-as beeső frekvencia felett és alatt. A rayleigh vagy lineáris típusú alkalmazások foglalkozni (fényérzékelés és távolságmérés), időjárási radar stb.
Rayleigh szórásveszteségek
Az optikai szálak szóródási veszteségei az anyagsűrűség és az összetétel mikroszkopikus változása miatt vannak. Mivel az üveg véletlenszerűen összekapcsolt molekuláris hálózatokból és számos oxidból áll, mint például a szilícium-oxid, a GeOkétstb. Ezek a kompozíciós szerkezet ingadozásának fő felhasználási területei, ez a két hatás a fénytörés és a rayleigh típusú szóródások variációját eredményezi.
A szóró fények a mag és a burkolóanyag törésmutatójának kis lokalizált változásai miatt. Ez a két ok a szálak gyártása során. Az első az összetevők keverésének enyhe ingadozásának köszönhető, a másik ok pedig a sűrűség kismértékű változása a megszilárdulás során. Az alábbi ábra grafikusan mutatja a hullámhossz és a rayleigh szórásveszteségének kapcsolatát.
Szétszórt veszteségek
Amikor egy fénysugár az ilyen zónákba ütközik, minden irányba szétszóródik, az egykomponensű üveg szórási veszteségét a
Aföldadó= 8π3/ 3λ4(nkét- 1)kétNAK NEKBTfBT
Ahol n = törésmutató
NAK NEKB= Boltzman állandója
BT= Izotermikus összenyomhatóság
Tf= Súrlódó hőmérséklet
A dimenzió nélküli méretparaméter alapján a fény szóródása három tartományra oszlik, és a következőképpen definiálódik
A = πDp / λ
Ahol Dp = egy részecske kerülete
λ = beeső hullámhosszú sugárzás
A Rayleigh arányos a és a P (r), A (r) és r értékekkel. A matematikai kifejezést a
α = αR+ αBAN,-BEN+ αOH+ αIR+ αUV+ αBAN,-BEN
Ahol αR= RSL
aBAN,-BEN= Tökéletlenség veszteség
aOH= Abszorpciós veszteség
aIR= Infravörös abszorpciós veszteség
aUV= Ultraibolya abszorpciós veszteség
aBAN,-BEN= Egyéb szennyeződések abszorpciós vesztesége
Egy αIR(az infravörös abszorpciós veszteséget) matematikailag úgy fejezzük ki
aIR= C exp (-D / λ)
Ahol ’C’ az együttható, D pedig az anyagtól függ
A veszteség arányos a λ-val4és a P (r), A (r) és r. A matematikai kifejezést a
aR= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Ahol A (r) = lineáris szórási együttható
P (r) = Fényintenzitás terjedése
’R’ = radiális távolság
Ez a lineáris szórásvesztés elmélete.
Különbség Rayleigh és Mie szórása között
A kettő közötti különbséget az alábbiakban tárgyaljuk.
| S.NO | Rayleigh vagy lineáris szórás | Szétszóródás |
| 1 | Ban benRayleigh vagy lineárisszórás esetén a részecskeméret kisebb, mint a hullámhossz | Az Mazazszórás esetén a részecskeméret nagyobb, mint a hullámhossz |
| két | A hullámhossztól való függés ebben a szórásban erős | A hullámhossztól való függés ebben a szórásban gyenge |
| 3 | Ez egy lineáris szórás | Ez egyben lineáris szórás is |
| 4 | A fajta részecskék ebbena szétszóródás légmolekulák | Az M-ben lévő részecskék fajtájaazaza szórás füst, füst és köd |
| 5. | A levegőmolekula részecskeátmérője 0,0001-0,001 mikrométer, a légmolekulák jelenségei pedig kék ég és vörös naplemente | Az aeroszolok részecskeátmérője M-ban kifejezveazaza szórás 0,01 és 1,0 mikrométer között van, az aeroszolok (szennyező anyagok) jelensége barnás szmog |
Rayleigh-szórás optikai szálban
A optikai szál vékony, rugalmas és átlátszó, optikailag tiszta szilikagél üvegből és műanyagból. Az optikai szálak gyorsabbak, áthatolhatatlanok az elektromágneses interferenciával, nem gyulladhatnak ki és kisebb a jelveszteség. Ha a száloptikából jeleket hordozó fénysugár halad, akkor a fény erőssége kisebb lesz, ezt a fényerőveszteséget általában csillapításnak nevezzük. A csillapításnak számos mérnök számára kiemelt fontosságúnak kell lennie, hogy mérlegelje a száloptika kiválasztását és kezelését.
Az összes tárgy leginkább fényt szór, ez azt jelenti, hogy a visszavert fény minden irányban megvilágítja őket. A rayleigh vagy lineáris szórást a fény hullámhosszánál kisebb részecskékkel való interferencia okozza. A szálon áthaladó fény kölcsönhatásba lép a részecskékkel, majd minden irányba szétszóródik, energiaveszteséget és csillapítást okoz az adatátvitel során. Ez a Rayleigh vagy az optikai szálak lineáris szórásának elmélete.
GYIK
1). Mi okozza a Rayleigh vagy lineáris szórást?
A rayleigh vagy a lineáris szóródás oka a burkolat és a mag inhomogenitása. A sűrűség és az összetétel variációi, valamint a törésmutató ingadozása az inhomogenitások miatt jelentkező probléma.
2). Ki fedezte fel Rayleigh szétszóródását?
John William Strut felfedezték.
3). Mi a különbség a Rayleigh és a Mie szórása között?
A Rayleigh vagy lineáris szórásban a szóró részecskék mérete kisebb, mint a sugárzás hullámhossza, a Mie-szórásban pedig a szóró részecskék mérete és a sugárzás hullámhossza megegyezik.
4). Mi a háromféle szórás?
A háromféle szórás a rayleigh, a nem szelektív és a Mie szórás.
5.) Mi a Rayleigh-arány?
A rayleigh arány az egyik paraméter, amelyet a fényszórás mérésére használnak.
Ebben a cikkben a Rayleigh-szórás vagy lineáris szórás , a fény szóródását, a szórási veszteségeket, valamint a Rayleigh és a Mie szórás közötti különbséget tárgyaljuk. Itt egy kérdés, hogy mi okozza a Mie szétszóródását?
