Rayleigh Saçılması Nedir: Işığın Saçılması ve Kaybı

Lord Rayleigh (12 Kasım 1842), rayleigh saçılmasıyla keşfedildi. Olan ışık fenomenini biliyoruz yansıma ve kırılma . Atmosferdeki parçacıklara dağılma denir çünkü ışık atmosfere girdiğinde bu parçacıklar ışıklara saçılır. Bu kırılma fenomeni, ışığın saçılması olarak adlandırılabilir. Elastik ve elastik olmayan olmak üzere iki tür saçılma vardır. Rayleigh, Mie ve seçici olmayan saçılmalar elastik saçılmalardır ve Brillou, Raman, In-elastik X-ışını, Compton elastik dağılımlardır. Bu makalede, bir elastik saçılma türü olan Rayleigh kısaca tartışılmıştır.

Rayleigh Saçılması nedir?

Tanım: Rayleigh, moleküllerin yeryüzünün atmosferinde gaz tarafından saçılmasıdır. Saçılma gücü, ışık dalga boyuna ve ayrıca partikül boyutuna bağlıdır. Bileşimsel varyasyonlardan dolayı, rayleigh veya lineer saçılmaya neden olur.

Işığın Saçılması

Günlük hayatımızda gökyüzünün mavi rengi, derin denizdeki suyun rengi, güneşin gün doğumunda ve günbatımında kızarması vb. Gibi bazı harika olayları aştık. Bir ışık demeti düştüğünde bir atom atomdaki elektronun titreşmesine neden olur. Titreşen elektronlar da ışığı her yöne yeniden yayar ve bu işleme saçılma denir.

Dünya atmosferi, güneşten gelen ışık atmosferden geçtiğinde hava moleküllerini ve diğer küçük parçacıkları içerir, atmosferdeki çok sayıda parçacık tarafından dağılır. Rayleigh Saçılma Yasasına (RSL) göre, saçılan ışığın yoğunluğu, yüksekliğin dalga boyunun dördüncü kısmı (1 / h) ile ters orantılı olarak değişir.⁴). Daha uzun dalga boyları ile karşılaştırıldığında, daha kısa dalga boyları daha fazla saçılır. Doğrusal saçılma diyagramı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Rayleigh Saçılması

RSL'ye göre mavi renkli ışık kırmızı ışıktan daha fazla dağılmıştır çünkü bu nedenle gökyüzü mavi renkte görünür. Güneşin doğuşu ve batışında, güneşten gelen ışınlar atmosferin büyük bir bölümünü dolaşır. Bu nedenle mavi ışığın çoğu dağılır ve gözlemciye yalnızca kırmızı ışık ulaşır. Bu nedenle güneş, güneş ışığında ve günbatımında kırmızı görünür.

Işık saçılması durumunda, saçılan ışığın neredeyse tamamı, gelen ışıma ile aynı frekansta gözlemlenir. Bu fenomen elastik veya rayleigh veya lineer saçılma olarak adlandırılır, ancak büyük Hintli doktor Dr.C.V. Raman, ışığın saçılmasının 1928'deki olay frekansının üstünde ve altında ayrı frekanslara sahip olduğunu gözlemledi. Rayleigh veya doğrusal tip uygulamaları şunlardır: anlaşmak (ışık algılama ve menzil), hava durumu radarı vb.

Rayleigh Saçılma Kayıpları

Saçılma kayıpları, malzeme yoğunluğundaki ve bileşimdeki mikroskobik varyasyon nedeniyle optik fiberlerde mevcuttur. Cam, moleküler ve silikon oksit gibi çeşitli oksitlerde rastgele bağlanmış ağlardan oluştuğundan, GeO_ikivb. Bunlar, bileşim yapısı dalgalanmasının başlıca kullanımlarıdır, bu iki etki, ışığın kırılma ve rayleigh tipi saçılmasında farklılaşmaya neden olur.

Çekirdek ve kaplama malzemesinin kırılma indisindeki küçük yerel değişiklikler nedeniyle saçılma yanar. Elyaf üretimi sırasındaki iki sebep bunlardır. Birincisi, bileşenlerin karıştırılmasındaki hafif dalgalanmalardan kaynaklanıyor ve diğer neden, katılaştıkça yoğunluktaki hafif bir değişiklik. Aşağıdaki şekil, dalga boyu ile rayleigh saçılma kaybı arasındaki ilişkiyi grafiksel olarak göstermektedir.

Saçılma Kayıpları

Bir ışık ışını bu tür bölgelere çarptığında her yöne dağılır, tek bileşenli cam için saçılma kaybı şu şekilde verilir:

Bir_kaçmak= 8π³/ 3λ⁴(n^iki- 1)^ikiKİME_BT_fB_T

N = Kırılma indisi

KİME_B= Boltzman sabiti

B_T= İzotermal sıkıştırılabilirlik

T_f= Friktif sıcaklık
Boyutsuz boyut parametresine göre ışık saçılması üç alana bölünür ve şu şekilde tanımlanır:

A = πDp / λ

Dp = Bir parçacığın çevresi

λ = Olay dalga boyu radyasyonu

Rayleigh, ve P (r), A (r) ve r ile orantılıdır. Matematiksel ifade şu şekilde verilir:

α = α_R+ α_İÇİNDE+ α_OH+ α_IR+ α_UV+ α_İÇİNDE

Nerede α_R= RSL

a_İÇİNDE= Kusursuzluk kaybı

a_OH= Emilim kaybı

a_IR= Kızılötesi absorpsiyon kaybı

a_UV= Ultraviyole absorpsiyon kaybı

a_İÇİNDE= Diğer safsızlıklar absorpsiyon kaybı

Bir α_IR(kızılötesi absorpsiyon kaybı) matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:

a_IR= C exp (-D / λ)

'C' nin katsayı olduğu ve D'nin malzemelere bağlı olduğu durumlarda

Kayıp, λ ile orantılıdır⁴ve P (r), A (r) ve r'ye. Matematiksel ifade şu şekilde verilir:

a_R= 1 / λ⁴∫₀^{+ ∞}Bir (r) P (r) rdr / ∫₀^{+ ∞}P (r) rdr

A (r) = Doğrusal saçılma katsayısı

P (r) = Işık yoğunluğu yayılımı

'R' = Radyal mesafe

Bu, doğrusal saçılma kaybı teorisidir.

Rayleigh ve Mie saçılımı arasındaki fark

Bu ikisi arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Optik Fiberde Rayleigh Saçılması

Optik lif ince, esnek ve optik olarak saf silika cam ve plastikten saydamdır. Optik fiberler daha hızlıdır, elektromanyetik parazitlere karşı dayanıklıdır, alev almaz ve sinyal kaybı daha azdır. Sinyalleri taşıyan bir ışık demeti fiber optikten geçtiğinde, ışığın gücü azalır, bu ışık gücü kaybına genellikle zayıflama denir. Fiber optiği seçmeyi ve kullanmayı düşünen birçok mühendis için zayıflama en büyük öncelik olmalıdır.

Tüm nesnelerin çoğu ışık saçar, bu da onları her yöne aydınlatan yansıyan ışık anlamına gelir. Rayleigh veya doğrusal saçılma, ışığın dalga boyundan daha küçük parçacıklarla girişimden kaynaklanır. Işık, elyafın içinden geçerek parçacıklarla etkileşime girer ve ardından her yöne dağılır, veri iletimi sırasında enerji kayıplarına ve zayıflamaya neden olur. Bu, Rayleigh teorisidir veya optik fiberlerde doğrusal saçılma.

SSS

1). Rayleigh veya doğrusal saçılmaya ne sebep olur?

Rayleigh veya doğrusal saçılmanın nedenleri, kaplama ve çekirdekteki homojensizliklerden kaynaklanır. Yoğunluk & bileşimsel varyasyonlar ve kırılma indisindeki dalgalanma homojen olmama durumları nedeniyle ortaya çıkan problemlerdir.

2). Rayleigh saçılmasını kim keşfetti?

John William Strut keşfedildi.

3). Rayleigh ve Mie saçılması arasındaki fark nedir?

Rayleigh veya lineer saçılmada, saçılan partiküllerin boyutu radyasyon dalga boyundan daha küçüktür ve Mie saçılımında saçılan partiküllerin boyutu ve radyasyonun dalga boyu aynıdır.

4). Üç tür saçılma nedir?

Üç tür saçılma, rayleigh, seçici olmayan saçılma ve Mie saçılımıdır.

5). Rayleigh oranı nedir?

Rayleigh oranı, ışık saçılımı ölçümleri için kullanılan parametrelerden biridir.

Bu makalede, bir Rayleigh Saçılması veya doğrusal saçılma , ışığın saçılması, saçılma kayıpları ve Rayleigh ile Mie saçılması arasındaki fark tartışılmıştır. İşte Mie saçılmasının nedenleri nelerdir?