Lord Rayleigh (12 de novembro de 1842) foi descoberto espalhando rayleigh. Nós conhecemos o fenômeno da luz que é reflexão e refração . As partículas na atmosfera são chamadas de dispersão porque, quando a luz entra na atmosfera, essas partículas se espalham em luzes. Este fenômeno de refração pode ser chamado de dispersão de luz. Existem dois tipos de dispersão, como elástica e não elástica. O rayleigh, Mie e espalhamento não seletivo são espalhamento elástico e o Brillou, Raman, raio-X Inelástico, Compton é o espalhamento inelástico. Neste artigo, um tipo de espalhamento elástico, chamado Rayleigh, é discutido brevemente.
O que é Rayleigh Scattering?
Definição: O rayleigh é o espalhamento das moléculas pelo gás na atmosfera da terra. A força de espalhamento depende do comprimento de onda da luz e também do tamanho da partícula. Devido às variações de composição, o espalhamento rayleigh ou linear é causado.
Espalhamento de luz
Atravessamos alguns fenômenos maravilhosos em nossa vida diária, como a cor azul do céu, a cor da água no fundo do mar, o avermelhamento do sol ao nascer e pôr do sol, etc. Quando um raio de luz incide um átomo, faz com que o elétron no átomo vibre. Os elétrons vibrantes, por sua vez, reemitem a luz em todas as direções e esse processo é denominado espalhamento.
A atmosfera terrestre contém moléculas de ar e outras partículas minúsculas quando a luz do sol passa pela atmosfera, ela é espalhada por um grande número de partículas na atmosfera. De acordo com a Lei de Espalhamento de Rayleigh (RSL), a intensidade da luz de espalhamento varia inversamente conforme a quarta parte do comprimento de onda da altura (1 / h4) Em comparação com os comprimentos de onda mais longos, os comprimentos de onda mais curtos são mais dispersos. O diagrama de espalhamento linear é mostrado na figura abaixo.
Dispersão de Rayleigh
De acordo com o RSL, a luz de cor azul é mais dispersa do que a vermelha porque, por isso, o céu aparece em azul. Ao amanhecer e ao pôr-do-sol, os raios solares percorrem grande parte da atmosfera. Portanto, a maior parte da luz azul é espalhada e apenas a luz vermelha atinge o observador. Portanto, o sol parece vermelho ao sol e ao pôr do sol.
No caso do espalhamento de luz, quase toda a luz espalhada é observada na mesma frequência que a radiação incidente. Este fenômeno é chamado de espalhamento elástico ou rayleigh ou linear, no entanto, o grande médico indiano Dr.C.V.Raman observou que o espalhamento de luz tem frequências discretas acima e abaixo da frequência incidente em 1928. As aplicações de rayleigh ou do tipo linear são lidar (detecção e alcance de luz), radar meteorológico, etc.
Perdas de espalhamento de Rayleigh
As perdas por espalhamento existem nas fibras ópticas devido à variação microscópica na densidade do material e na composição. Como o vidro é composto de redes conectadas aleatoriamente a nível molecular e vários óxidos como o óxido de silício, GeOdoisetc. Estes são o principal uso da flutuação da estrutura da composição, esses dois efeitos resultam em variação no tipo refrativo e rayleigh de espalhamento de luz.
As luzes de dispersão são devidas a pequenas mudanças localizadas no índice de refração do núcleo e do material de revestimento. Essas são as duas causas durante a fabricação de fibras. A primeira é devido à ligeira flutuação na mistura dos ingredientes e a outra causa é uma ligeira mudança na densidade conforme o solidifica. A figura abaixo mostra graficamente a relação entre o comprimento de onda e a perda de espalhamento de rayleigh.
Perdas de dispersão
Quando um raio de luz atinge tais zonas, ele se espalha em todas as direções, a perda de espalhamento para o vidro de um único componente é dada por
UMAfezes= 8π3/ 3λ4(ndois- 1)doisPARABTfBT
Onde n = índice de refração
PARAB= Constante de Boltzman
BT= Compressibilidade isotérmica
Tf= Temperatura de atrito
Com base no parâmetro de tamanho adimensional, o espalhamento da luz é dividido em três domínios e é definido como
A = πDp / λ
Onde Dp = Circunferência de uma partícula
λ = radiação de comprimento de onda incidente
O Rayleigh é proporcional aoeo P (r), A (r) e r. A expressão matemática é dada por
α = αR+ αNO+ αOH+ αIR+ αUV+ αNO
Onde αR= RSL
umaNO= Perda por imperfeição
umaOH= Perda de absorção
umaIR= Perda de absorção infravermelha
umaUV= Perda de absorção ultravioleta
umaNO= Perda de absorção de outras impurezas
Um αIR(perda de absorção infravermelha) é matematicamente expressa como
umaIR= C exp (-D / λ)
Onde 'C' é o coeficiente e D é dependente de materiais
A perda é proporcional ao λ4e para o P (r), A (r) e r. A expressão matemática é dada por
umaR= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Onde A (r) = coeficiente de espalhamento linear
P (r) = propagação da intensidade da luz
‘R’ = distância radial
Esta é a teoria da perda por espalhamento linear.
Diferença entre espalhamento de Rayleigh e Mie
A diferença entre os dois é discutida abaixo.
| S.NO | Rayleigh ou Espalhamento Linear | Dispersão de Mie |
| 1 | DentroRayleigh ou linearespalhamento, o tamanho da partícula é menor que o comprimento de onda | Em Mieespalhamento, o tamanho da partícula é maior do que o comprimento de onda |
| dois | A dependência do comprimento de onda é forte neste espalhamento | A dependência do comprimento de onda é fraca neste espalhamento |
| 3 | É um espalhamento linear | É também um espalhamento linear |
| 4 | O tipo de partículas nesteespalhamento são moléculas de ar | O tipo de partículas em Miedispersão é fumaça, fumaça e neblina |
| 5 | O diâmetro da partícula da molécula de ar é de 0,0001 a 0,001 micrômetros e os fenômenos das moléculas de ar são céu azul e pôr do sol vermelho | O diâmetro da partícula de aerossóis em Miea dispersão é de 0,01 a 1,0 micrômetros e os fenômenos de aerossóis (poluentes) são fumaça acastanhada |
Espalhamento Rayleigh em Fibra Ótica
O fibra ótica é fino, flexível e transparente de vidro de sílica opticamente puro e plástico. As fibras ópticas são mais rápidas, impermeáveis a interferências eletromagnéticas, não pegam fogo e a perda de sinal é menor. Quando um feixe de luz que transporta sinais viaja da fibra óptica, a intensidade da luz fica mais baixa, essa perda de potência da luz geralmente é chamada de atenuação. Uma atenuação deve ser uma prioridade para muitos engenheiros ao considerarem a seleção e o manuseio de fibras ópticas.
Quase todos os objetos dispersam luzes, o que significa a luz refletida que os ilumina em todas as direções. O espalhamento rayleigh ou linear é causado pela interferência com partículas menores que o comprimento de onda da luz. A luz que viaja pela fibra interage com as partículas e depois espalhada em todas as direções, causa perdas de energia e atenuação durante a transmissão dos dados. Esta é a teoria de Rayleigh ou espalhamento linear em fibras ópticas.
FAQs
1). O que causa o espalhamento Rayleigh ou linear?
As causas do espalhamento rayleigh ou linear são, ele resulta da falta de homogeneidade no revestimento e no núcleo. As variações de densidade e composição e flutuação no índice de refração são os problemas que ocorrem por causa da falta de homogeneidade.
2). Quem descobriu a dispersão de Rayleigh?
John William Strut foi descoberto.
3). Qual é a diferença entre Rayleigh e Mie scattering?
No espalhamento Rayleigh ou linear, o tamanho das partículas de espalhamento é menor do que o comprimento de onda da radiação e no espalhamento Mie o tamanho das partículas de espalhamento e o comprimento de onda da radiação é o mesmo.
4). Quais são os três tipos de dispersão?
Os três tipos de espalhamento são o espalhamento rayleigh, espalhamento não seletivo e espalhamento Mie.
5). Qual é a proporção de Rayleigh?
A razão de rayleigh é um dos parâmetros que é usado para as medições de espalhamento de luz.
Neste artigo, uma visão geral de Espalhamento Rayleigh ou espalhamento linear , espalhamento de luz, perdas por espalhamento e a diferença entre espalhamento de Rayleigh e Mie são discutidos. Aqui está uma pergunta sobre quais são as causas da dispersão de Mie?
