레일리 産卵 ( Rayleigh scattering )은 電磁氣波 가 波長보다 매우 작은 粒子에 依하여 彈性 産卵 되는 現象이다. 빛이 氣體나 透明한 液體 및 固體를 通過할 때 發生한다. 待機 속에서의 太陽光의 레일리 散亂은 하늘이 푸르게 보이는 주된 理由다. 空氣中의 입자 (主로 酸素나 窒素)는 可視光線 빛의 波長크기 보다 훨씬 작기 때문이다. 빛이 그의 波長보다 작은 粒子를 만날 境遇, 빛은 모든 方向으로 散亂된다. 따라서 하늘이 파란건 파란빛이 붉은빛 보다 훨씬 더 많이 散亂되기 때문이다. 反對로 日出이나 日沒 때 하늘이 붉은 것도 이로 說明할 수 있다. 해질 무렵과 해뜰 무렵에 太陽 빛은 더욱 먼 距離를 通過해야 하기 때문에 푸른빛은 거의 다 散亂이 되어 아예 없어지고, 하늘에 보이는 빛은 붉은色이나 朱黃色을 띠게 된다.

歷史 [ 編輯 ]

존 윌리엄 스트럿 레일리 가 1871年부터 레일리 散亂의 理論을 導入하였다. ^{[1] [2] [3] [4]}

展開 [ 編輯 ]

散亂 粒子의 크기는 그것의 特性인 半徑 r 과 波長 λ 의 비 x 로 變數化되었다.

${\displaystyle x={\frac {2\pi r}{\lambda }}}$

레일리散亂은 ${\displaystyle x\ll 1}$인 작은 크기일 때 일어난다고 定義할 수 있다. 큰 求刑 粒子에서의 散亂은 任意의 크기 x에 對한 美 理論 에 依해 說明 될 수 있다. 美 理論은 레일리 近似를 감소시킨다. 光線에서 일어나는 레일리 散亂의 量은 粒子의 크기와 빛의 波長에 따라 다르다. 빛의 세기 I 는, 偏光 되지 않은 波長 λ 이고 强度 I ₀ 人 빛이 작은 粒子로 흩어진다.

${\displaystyle I=I_{0}{\frac {1+\cos ^{2}\theta }{2R^{2}}}\left({\frac {2\pi }{\lambda }}\right)^{4}\left({\frac {n^{2}-1}{n^{2}+2}}\right)^{2}\left({\frac {d}{2}}\right)^{6}}$

單, R 은 觀察者와 粒子間의 距離, θ 는 散亂角, n 은 偏光되지 않은 波長의 屈折指數, d 는 粒子의 直徑이다.

分子에서의 레일리散亂 [ 編輯 ]

分子에서의 레일리散亂度 可能하다. 各各의 分子는 屈折率 과 半徑이 잘 定義되어 있지 않아도 相關없다. 代身 分子는 極갈림도 ${\displaystyle \alpha }$를 갖는데 이것은 分子에 있는 電荷가 電氣場에서 얼마나 많이 움직이는지 記述한 것이다. 이 境遇에 單一 粒子에 對한 레일리散亂 强度는 다음과 같이 주어진다.

${\displaystyle I=I_{0}{\frac {8\pi ^{4}\alpha ^{2}}{\lambda ^{4}R^{2}}}(1+\cos ^{2}\theta ).}$

레일리 單一 粒子로부터의 레일리散亂의 量은 또한 斷面的 ${\displaystyle \sigma }$에 依해 表現될 수 있다. 例를 들면, 大氣의 株 要素인 窒素 는 532 nm(綠色狂)波長에서 5.1×10 ^?31 m ² 의 레일리 斷面積을 갖는다. 이것은 大氣壓에서, 1m움직이는 동안 빛이 10 ^?5 分의 1만큼 産卵 된다는 뜻이다. 産卵이 波長에 强하게 依存한다는 것은 靑色光이 赤色광보다 잘 散亂된다는 것을 意味한다. 大氣에서 靑色 波長이 더 긴 波長(붉은 波長)보다 큰 範圍로 散亂된다는 이 結果로 인해 하늘을 보았을 때 푸른色으로 보이게 된다.

參考 文獻 [ 編輯 ]

같이 보기 [ 編輯 ]

• 라만 産卵
• 光學的 現象
• 美 理論
• 틴들 效果
• 分解能
• 마리안 스몰루코프스키
• 美 産卵