Lord Rayleigh (12 de noviembre de 1842) fue descubierto esparciendo rayleigh. Conocemos el fenómeno de la luz que es reflexión y refracción . Las partículas en la atmósfera se llaman dispersión porque cuando la luz ingresa a la atmósfera, estas partículas se dispersan en luces. Este fenómeno de refracción puede denominarse dispersión de luz. Hay dos tipos de dispersiones como elásticas y no elásticas. Las dispersiones rayleigh, Mie y no selectivas son dispersiones elásticas y Brillou, Raman, In-elastic X-ray, Compton son las dispersiones inelásticas. En este artículo, se analiza brevemente un tipo de dispersión elástica, a saber, Rayleigh.
¿Qué es la dispersión de Rayleigh?
Definición: El rayleigh es la dispersión de las moléculas por el gas en la atmósfera de la tierra. La fuerza de dispersión depende de la longitud de onda de la luz y también del tamaño de partícula. Debido a las variaciones de composición, se produce la dispersión rayleigh o lineal.
Dispersión de luz
Hemos atravesado algunos fenómenos maravillosos en nuestra vida diaria, como el color azul del cielo, el color del agua en las profundidades del mar, el enrojecimiento del sol al amanecer y al atardecer, etc. Cuando un rayo de luz incide sobre un átomo hace que el electrón en el átomo vibre. Los electrones vibrantes, a su vez, vuelven a emitir la luz en todas direcciones y este proceso se llama dispersión.
La atmósfera terrestre contiene moléculas de aire y otras partículas diminutas cuando la luz del sol atraviesa la atmósfera, es dispersada por una gran cantidad de partículas en la atmósfera. Según la Ley de dispersión de Rayleigh (RSL), la intensidad de la luz de dispersión varía inversamente a la cuarta parte de la longitud de onda de la altura (1 / h4). En comparación con las longitudes de onda más largas, las longitudes de onda más cortas se dispersan más. El diagrama de dispersión lineal se muestra en la siguiente figura.
La dispersión de Rayleigh
Según la RSL, la luz de color azul se dispersa más que la luz roja porque, por esta razón, el cielo aparece en azul. Al amanecer y al atardecer, los rayos del sol recorren gran parte de la atmósfera. Por lo tanto, la mayor parte de la luz azul se dispersa y solo la luz roja llega al observador. Por lo tanto, el sol aparece rojo a la luz del sol y al atardecer.
En el caso de la dispersión de luz, casi toda la luz de dispersión se observa a la misma frecuencia que la radiación incidente. Este fenómeno se llama dispersión elástica o rayleigh o lineal, sin embargo, el gran médico indio Dr. C.V. Raman observó que la dispersión de la luz tiene frecuencias discretas por encima y por debajo de la frecuencia incidente en 1928. Las aplicaciones del tipo rayleigh o lineal son tratar (detección de luz y rango), radar meteorológico, etc.
Pérdidas por dispersión de Rayleigh
Las pérdidas por dispersión existen en las fibras ópticas debido a la variación microscópica en la densidad del material y la composición. Como el vidrio se compone de redes conectadas aleatoriamente a nivel molecular y varios óxidos como el óxido de silicio, GeO2etc. Estos son el uso principal de la fluctuación de la estructura de la composición, estos dos efectos dan como resultado una variación en el tipo de dispersión de luz refractiva y rayleigh.
Las luces de dispersión se deben a pequeños cambios localizados en el índice de refracción del núcleo y el material de revestimiento. Estas son las dos causas durante la fabricación de fibras. La primera se debe a la ligera fluctuación en la mezcla de ingredientes y la otra causa es un ligero cambio de densidad a medida que se solidifica. La siguiente figura muestra gráficamente la relación entre la longitud de onda y la pérdida de dispersión de rayleigh.
Pérdidas por dispersión
Cuando un rayo de luz incide en esas zonas, se dispersa en todas las direcciones, la pérdida por dispersión del vidrio de un solo componente viene dada por
Alargarse= 8π3/ 3λ4(norte2– 1)2ABTFBT
Donde n = índice de refracción
AB= Constante de Boltzman
BT= Compresibilidad isotérmica
TF= Temperatura de fricción
Según el parámetro de tamaño adimensional, la dispersión de la luz se divide en tres dominios y se define como
A = πDp / λ
Donde Dp = Circunferencia de una partícula
λ = radiación de longitud de onda incidente
El Rayleigh es proporcional a y el P (r), A (r) y r. La expresión matemática viene dada por
α = αR+ αEN EL+ αOH+ αIR+ αUV+ αEN EL
Donde αR= RSL
aEN EL= Pérdida de imperfección
aOH= Pérdida por absorción
aIR= Pérdida por absorción de infrarrojos
aUV= Pérdida por absorción ultravioleta
aEN EL= Pérdida por absorción de otras impurezas
Un αIR(pérdida de absorción de infrarrojos) se expresa matemáticamente como
aIR= C exp (-D / λ)
Donde 'C' es el coeficiente y D depende de los materiales
La pérdida es proporcional a λ4ya la P (r), A (r) y r. La expresión matemática viene dada por
aR= 1 / λ4∫0+∞A (r) P (r) rdr / ∫0+∞P (r) rdr
Donde A (r) = coeficiente de dispersión lineal
P (r) = propagación de la intensidad de la luz
'R' = distancia radial
Ésta es la teoría de la pérdida por dispersión lineal.
Diferencia entre la dispersión de Rayleigh y Mie
La diferencia entre estos dos se analiza a continuación.
| S.NO | Dispersión lineal o de Rayleigh | Dispersión de Mie |
| 1 | EnRayleigh o linealdispersión, el tamaño de partícula es menor que la longitud de onda | En mes decirdispersión, el tamaño de partícula es mayor que la longitud de onda |
| 2 | La dependencia de la longitud de onda es fuerte en esta dispersión. | La dependencia de la longitud de onda es débil en esta dispersión. |
| 3 | Es una dispersión lineal | También es una dispersión lineal. |
| 4 | El tipo de partículas en estela dispersión es moléculas de aire | El tipo de partículas en Mes decirla dispersión es humo, vapores y neblina |
| 5 | El diámetro de las partículas de la molécula de aire es de 0,0001 a 0,001 micrómetros y los fenómenos de las moléculas de aire son el cielo azul y los atardeceres rojos. | El diámetro de partícula de aerosoles en Mes decirla dispersión es de 0,01 a 1,0 micrómetros y el fenómeno de los aerosoles (contaminantes) es el smog pardusco |
Dispersión de Rayleigh en fibra óptica
los fibra óptica es delgado, flexible y transparente de vidrio y plástico de sílice ópticamente puro. Las fibras ópticas son más rápidas, inmunes a las interferencias electromagnéticas, no pueden incendiarse y la pérdida de señal es menor. Cuando un rayo de luz que transporta señales viaja desde la fibra óptica, entonces la intensidad de la luz disminuye, esta pérdida de potencia lumínica generalmente se denomina atenuación. La atenuación debe ser una prioridad máxima para que muchos ingenieros consideren la selección y el manejo de fibra óptica.
La mayoría de los objetos dispersan las luces, es decir, la luz reflejada que los ilumina en todas las direcciones. La dispersión rayleigh o lineal es causada por la interferencia con partículas más pequeñas que la longitud de onda de la luz. La luz que viaja a través de la fibra interactúa con las partículas y luego se dispersa en todas direcciones, provoca pérdidas de energía y atenuación durante la transmisión de datos. Esta es la teoría de Rayleigh o dispersión lineal en fibras ópticas.
Preguntas frecuentes
1). ¿Qué causa la dispersión lineal o de Rayleigh?
Las causas de la dispersión lineal o rayleigh son el resultado de falta de homogeneidad en el revestimiento y el núcleo. Las variaciones de densidad y composición y la fluctuación en el índice de refracción son los problemas que ocurren debido a las inhomogeneidades.
2). ¿Quién descubrió la dispersión de Rayleigh?
John William Strut fue descubierto.
3). ¿Cuál es la diferencia entre la dispersión de Rayleigh y Mie?
En la dispersión de Rayleigh o lineal, el tamaño de las partículas de dispersión es menor que la longitud de onda de la radiación y en la dispersión de Mie el tamaño de las partículas de dispersión y la longitud de onda de la radiación es el mismo.
4). ¿Cuáles son los tres tipos de dispersión?
Los tres tipos de dispersión son la dispersión rayleigh, la dispersión no selectiva y la dispersión de Mie.
5). ¿Cuál es la razón de Rayleigh?
La relación rayleigh es uno de los parámetros que se utiliza para las mediciones de dispersión de luz.
En este artículo, una descripción general de Dispersión de Rayleigh o dispersión lineal , la dispersión de la luz, las pérdidas por dispersión y la diferencia entre la dispersión de Rayleigh y Mie. Aquí hay una pregunta sobre cuáles son las causas de la dispersión de Mie.
