پراکنش امواج الکترومغناطیسی
هنگامی که یک موج الکترومغناطیسی با جسمی برخورد میکند، بارهای نوسانی را القا میکند که مجدداً تابش کرده و موج را در جهات جدیدی پراکنده میسازند.
Definition
پراکنش الکترومغناطیسی فرآیندی است که طی آن یک موج فرودی، بارها و جریانهای نوسانی را در یک جسم القا میکند که موج را به جهات دیگر بازتابش میکنند. این فرآیند با مقاطع عرضی و توزیعهای زاویهای مشخص میشود که به اندازه جسم نسبت به طول موج و خواص الکترومغناطیسی آن بستگی دارد.
Scope
این موضوع به پراکنش امواج الکترومغناطیسی توسط ذرات و موانع میپردازد: مقاطع عرضی پراکنش و جذب، پراکنش رایلی توسط ذرات بسیار کوچکتر از طول موج، پراکنش می توسط ذرات قابل مقایسه با طول موج، قضیه اپتیکی، و وابستگی پراکنش به اندازه، شکل و ضریب شکست. این مبحث امواج فرودی را به تابش مجدد گسیل شده توسط جریانهای القایی مرتبط میسازد.
Core questions
- چگونه یک جسم یک موج الکترومغناطیسی فرودی را بازتابش میکند؟
- چرا پراکنش رایلی از طول موجهای کوتاه حمایت میکند؟
- چگونه پراکنش با نزدیک شدن اندازه ذره به طول موج تغییر میکند؟
Key concepts
- مقاطع عرضی پراکنش
- مقاطع عرضی جذب
- پراکنش رایلی
- پراکنش می
- قضیه اپتیکی
- دوقطبی القایی
- مقاطع عرضی دیفرانسیلی
Key theories
- پراکنش رایلی
- برای ذرات بسیار کوچکتر از طول موج، دوقطبی القایی با شدتی متناسب با توان چهارم معکوس طول موج بازتابش میکند که رنگ آبی آسمان را توضیح میدهد.
- پراکنش می
- برای ذرات قابل مقایسه با طول موج، حل کامل معادلات ماکسول برای یک کره، سری می را با الگوهای زاویهای پیچیده و رزونانسهایی که به اندازه و ضریب شکست بستگی دارند، ارائه میدهد.
Clinical relevance
نظریه پراکنش رنگ و قطبش آسمان، سنجش از دور جوی و لیدار (Lidar)، مقاطع عرضی رادار، پراکنش نور مورد استفاده برای اندازهگیری ذرات و مطالعه آئروسلها و کلوئیدها، و تشخیصهای نوری در بافت بیولوژیکی را توضیح میدهد.
History
رایلی در دهه ۱۸۷۰ آسمان آبی را از طریق پراکنش توسط ذرات کوچک توضیح داد. لورنز و به طور مستقل می در سال ۱۹۰۸ پراکنش توسط یک کره با اندازه دلخواه را حل کردند و چارچوبی را ارائه دادند که اکنون در اپتیک آئروسل، کلوئید و جوی محوری است.
Key figures
- John William Strutt (Lord Rayleigh)
- Gustav Mie
- Ludvig Lorenz
Related topics
Seminal works
- mie1908
- bohren1983
Frequently asked questions
- چرا آسمان آبی است؟
- مولکولهای هوا نور خورشید را از طریق پراکنش رایلی پراکنده میکنند که برای طول موجهای کوتاه (آبی) بسیار قویتر از طول موجهای بلند (قرمز) است، بنابراین نور پراکنده شدهای که از سراسر آسمان به ما میرسد عمدتاً آبی است.
- تفاوت بین پراکنش رایلی و می چیست؟
- پراکنش رایلی برای ذرات بسیار کوچکتر از طول موج کاربرد دارد و به شدت به طول موج وابسته است، در حالی که پراکنش می برای ذرات قابل مقایسه با طول موج کاربرد دارد و الگوهای پیچیدهتر و کمتر حساس به طول موج را ایجاد میکند، مانند قطرات آب در ابرها.