Lord Rayleigh (12 november 1842) ontdekte rayleigh verstrooiing. We kennen het fenomeen licht dat is reflectie en breking De deeltjes in de atmosfeer worden verstrooiing genoemd, omdat wanneer het licht de atmosfeer binnenkomt, deze deeltjes in lichten worden verstrooid. Dit fenomeen van breking kan worden genoemd als een verstrooiing van licht. Er zijn twee soorten verstrooiingen, zoals elastisch en niet-elastisch. De rayleigh, Mie en niet-selectieve verstrooiingen zijn elastische verstrooiingen en de Brillou, Raman, inelastische röntgenstraling, Compton zijn de inelastische verstrooiingen. In dit artikel wordt één type elastische verstrooiing, namelijk Rayleigh, kort besproken.
Wat is Rayleigh-verstrooiing?
Definitie: De rayleigh is de verstrooiing van de moleculen door het gas in de atmosfeer van de aarde. De verstrooiingssterkte is afhankelijk van de lichtgolflengte en ook van de deeltjesgrootte. Door de variaties in de samenstelling wordt de rayleigh of lineaire verstrooiing veroorzaakt.
Verstrooiing van licht
We zijn in ons dagelijks leven enkele prachtige verschijnselen tegengekomen, zoals de blauwe kleur van de lucht, de kleur van het water in de diepe zee, het rood worden van de zon bij zonsopgang en zonsondergang, enz. Wanneer er een lichtstraal op valt een atoom zorgt ervoor dat het elektron in het atoom trilt. De trillende elektronen zenden op hun beurt het licht in alle richtingen opnieuw uit en dit proces wordt verstrooiing genoemd.
De aardatmosfeer bevat luchtmoleculen en andere kleine deeltjes wanneer licht van de zon door de atmosfeer gaat, het wordt verstrooid door een groot aantal deeltjes in de atmosfeer. Volgens de Rayleigh Scattering Law (RSL) varieert de intensiteit van het verstrooiingslicht omgekeerd evenredig met het vierde deel van de golflengte van de hoogte (1 / h4In vergelijking met de langere golflengten worden de kortere golflengten meer verstrooid. Het lineaire verstrooiingsdiagram wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Rayleigh-verstrooiing
Volgens de RSL wordt het blauwe kleurlicht meer verstrooid dan het rode licht omdat de lucht daarom blauw lijkt. Bij zonsopgang en zonsondergang reizen de stralen van de zon een groot deel van de atmosfeer af. Daarom wordt het meeste blauwe licht verstrooid en bereikt alleen het rode licht de waarnemer. Daarom lijkt de zon rood bij zonlicht en zonsondergang.
Bij lichtverstrooiing wordt bijna al het verstrooiende licht met dezelfde frequentie waargenomen als de invallende straling. Dit fenomeen wordt elastische of rayleigh of lineaire verstrooiing genoemd, maar de grote Indiase arts Dr.C.V. Raman merkte op dat de verstrooiing van licht discrete frequenties heeft boven en onder de invalsfrequentie in 1928. De toepassingen van het rayleigh of lineaire type zijn omgaan (lichtdetectie en bereik), weerradar, etc.
Rayleigh-verstrooiingsverliezen
De verstrooiingsverliezen komen voor in optische vezels vanwege microscopische variatie in de materiaaldichtheid en de samenstelling. Omdat glas is samengesteld uit willekeurig verbonden netwerken op moleculair niveau en verschillende oxiden zoals siliciumoxide, GeOtweeenz. Dit zijn de belangrijkste toepassingen van fluctuatie in de samenstelling van de structuur. Deze twee effecten resulteren in variatie in brekingsvermogen en rayleigh-type verstrooiing van licht.
De verstrooiing licht op als gevolg van kleine plaatselijke veranderingen in de brekingsindex van het kern- en bekledingsmateriaal. Dit zijn de twee oorzaken bij de fabricage van vezels. De eerste is te wijten aan de kleine fluctuatie in het mengen van ingrediënten en de andere oorzaak is een kleine verandering in dichtheid naarmate het stolt. De onderstaande afbeelding toont grafisch de relatie tussen golflengte en verstrooiingsverlies van rayleigh.
Verspreidingsverliezen
Wanneer een lichtstraal dergelijke zones raakt, wordt deze in alle richtingen verstrooid, het verstrooiingsverlies voor glas met één component wordt gegeven door
EENscat= 8π3/ 3λ4(ntwee- 1)tweeNAARB.TfB.T
Waarbij n = brekingsindex
NAARB.= Boltzman's constante
B.T= Isotherme samendrukbaarheid
Tf= Wrijvingstemperatuur
Op basis van de dimensieloze grootteparameter wordt de verstrooiing van licht verdeeld in drie domeinen en wordt deze gedefinieerd als
A = πDp / λ
Waarbij Dp = omtrek van een deeltje
λ = Invallende golflengtestraling
De Rayleigh is evenredig met de en de P (r), A (r) en r. De wiskundige uitdrukking wordt gegeven door
α = αR+ αIN DE+ αOH+ αIR+ αUV+ αIN DE
Waar αR= RSL
eenIN DE= Verlies van imperfectie
eenOH= Absorptieverlies
eenIR= Infrarood absorptieverlies
eenUV= Ultraviolet absorptieverlies
eenIN DE= Verlies van absorptie van andere onzuiverheden
Een αIR(infrarood absorptieverlies) wordt wiskundig uitgedrukt als
eenIR= C exp (-D / λ)
Waar ‘C’ de coëfficiënt is en D afhankelijk is van materialen
Het verlies is evenredig met de λ4en naar de P (r), A (r) en r. De wiskundige uitdrukking wordt gegeven door
eenR= 1 / λ40+ A (r) P (r) rdr / ∫0+ P (r) rdr
Waar A (r) = lineaire verstrooiingscoëfficiënt
P (r) = Voortplanting van lichtintensiteit
‘R’ = Radiale afstand
Dit is de theorie van lineair verstrooiingsverlies.
Verschil tussen Rayleigh en Mie-verstrooiing
Het verschil tussen deze twee wordt hieronder besproken.
| S.NO | Rayleigh of lineaire verstrooiing | Mie verstrooiing |
| 1 | InRayleigh of lineairverstrooiing, de deeltjesgrootte is kleiner dan de golflengte | In Md.w.zverstrooiing, de deeltjesgrootte is groter dan de golflengte |
| twee | De afhankelijkheid van golflengte is sterk bij deze verstrooiing | De afhankelijkheid van golflengte is zwak bij deze verstrooiing |
| 3 | Het is een lineaire verstrooiing | Het is ook een lineaire verstrooiing |
| 4 | Het soort deeltjes hierinverstrooiing is luchtmoleculen | Het soort deeltjes in M.d.w.zverstrooiing is rook, damp en waas |
| 5 | De deeltjesdiameter van het luchtmolecuul is 0,0001 tot 0,001 micrometer en de verschijnselen van luchtmoleculen zijn blauwe lucht en rode zonsondergangen | De deeltjesdiameter van de aerosolen in M.d.w.zverstrooiing is van 0,01 tot 1,0 micrometer en het fenomeen van aërosolen (verontreinigende stoffen) is bruinachtige smog |
Rayleigh-verstrooiing in optische vezels
De glasvezel is dun, flexibel en transparant van optisch zuiver silicaglas en plastic. De optische vezels zijn sneller, ongevoelig voor elektromagnetische interferentie, kunnen niet vlam vatten en het signaalverlies is minder. Wanneer een lichtstraal die signalen draagt, van de vezeloptiek reist, wordt de sterkte van het licht lager, dit verlies aan lichtvermogen wordt over het algemeen verzwakking genoemd. Een verzwakking moet een topprioriteit zijn voor veel ingenieurs om te overwegen om glasvezel te selecteren en te gebruiken.
Bijna alle objecten verspreiden licht, dat wil zeggen het gereflecteerde licht dat ze in alle richtingen verlicht. De rayleigh of lineaire verstrooiing wordt veroorzaakt door de interferentie met deeltjes kleiner dan de golflengte van het licht. Het licht reist door de vezel, interageert met de deeltjes en wordt vervolgens in alle richtingen verstrooid, het veroorzaakt energieverliezen en verzwakking tijdens de gegevensoverdracht. Dit is de theorie van Rayleigh of lineaire verstrooiing in optische vezels.
Veelgestelde vragen
1). Wat veroorzaakt Rayleigh of lineaire verstrooiing?
De oorzaken van rayleigh of lineaire verstrooiing zijn het gevolg van inhomogeniteiten in de bekleding en de kern. De variaties in dichtheid en samenstelling en fluctuatie in brekingsindex zijn de problemen die optreden vanwege de inhomogeniteiten.
2). Wie ontdekte Rayleigh-verstrooiing?
John William Strut werd ontdekt.
3). Wat is het verschil tussen Rayleigh en Mie-verstrooiing?
Bij de Rayleigh of lineaire verstrooiing is de grootte van de verstrooiende deeltjes kleiner dan de stralingsgolflengte en bij de Mie-verstrooiing is de grootte van de verstrooiende deeltjes en de golflengte van straling hetzelfde.
4). Wat zijn de drie soorten verstrooiing?
De drie soorten verstrooiing zijn de rayleigh, niet-selectieve verstrooiing en de Mie verstrooiing.
5). Wat is de Rayleigh-ratio?
De rayleigh-ratio is een van de parameters die wordt gebruikt voor de lichtverstrooiingsmetingen.
In dit artikel een overzicht van Rayleigh-verstrooiing of lineaire verstrooiing , lichtverstrooiing, verstrooiingsverliezen en het verschil tussen Rayleigh- en Mie-verstrooiing worden besproken. Hier is een vraag voor wat zijn de oorzaken van Mie-verstrooiing?
