Dispersión de Rayleigh

Dispersión de Rayleigh

Dispersión de Rayleigh

La dispersión de Rayleigh causa un enrojecimiento del cielo en la puesta de sol

La dispersión de Rayleigh (en honor a Lord Rayleigh) es la dispersión de la luz o cualquier otra radiación electromagnética por partículas mucho menores que la longitud de onda de los fotones dispersados. Ocurre cuando la luz viaja por sólidos y líquidos transparentes, pero se ve con mayor frecuencia en los gases. La dispersión de Rayleigh de la luz solar en la atmósfera es la principal razón de que el cielo sea azul.

Si bien el término dispersión está muy extendido en la literatura científica (junto con el anglicismo scattering, que a menudo se encuentra sin traducir en textos en español), el término recomendado por la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales es esparcimiento, recomendando el uso de dispersión a la dispersión de la luz en los diversos colores que componen su espectro.

Si el tamaño de las partículas es mayor que la longitud de onda, la luz no se separa y todas las longitudes de onda son dispersadas, como cuando al atravesar una nube, esta se ve blanca, lo mismo pasa cuando atraviesa los granos de sal y de azucar. Para que la luz sea dispersada, el tamaño de las partículas debe ser similar o menor que la longitud de onda.

El grado de dispersión de Rayleigh que sufre un rayo de luz depende del tamaño de las partículas y de la longitud de onda de la luz, en concreto, del coeficiente de dispersión y por lo tanto la intensidad de la luz dispersada depende inversamente de la cuarta potencia de la longitud de onda, relación conocida como Ley de Rayleigh. La dispersión de luz por partículas mayores a un décimo de la longitud de onda se explica con la teoría de Mie, que es una explicación más general de la difusión de radiación electromagnética.

La intensidad I de la luz dispersada por una pequeña partícula en un haz de luz de longitud de onda λ e intensidad I0 viene dada por:

I = I_0 \frac{ (1+\cos^2 \theta) }{2 R^2} \left( \frac{ 2 \pi }{ \lambda } \right)^4 \left( \frac{ n^2-1}{ n^2+2 } \right)^2 \left( \frac{d}{2} \right)^6

Dónde R es la distancia a la partícula, θ es el ángulo de dispersión, n es el índice de refracción de la partícula y d es el diámetro de la partícula.

En el caso de luz polarizada (y si no se puede generalizar) también lo podemos expresar:

I = I_0 |\sigma(\theta,\phi)|^2 \frac{(2\pi)^2}{(\lambda R)^2}
\sigma(\theta,\phi) = A(\theta) sen(\phi) \hat e_\phi + B(\theta) cos(\phi) \hat e_\theta

Donde ahora aparte de los símbolos anteriores tenemos el coeficiente de dispersión σ, y los ángulos en coordenadas esféricas θ y Φ. En donde sus vectores unitarios se definen respecto al plano que definen el vector que contiene la dirección de propagación de la radiación y el vector que contiene la dirección de la polarización de la onda incidente. Aparte tenemos los coeficientes de la matriz de Jones perpendicular A(θ) y paralelo B(θ) al plano de scattering.

La distribución angular de la dispersión de Rayleigh, que viene dada por la fórmula (1+cos2θ), es simétrica en el plano perpendicular a la dirección de la luz incidente, por tanto la luz dispersada iguala a la luz incidente. Integrando el area de la esfera que rodea una partícula obtenemos la sección transversal de la dispersión de Rayleigh, σs:

\sigma_s = \frac{ 2 \pi^5}{3} \frac{d^6}{\lambda^4} \left( \frac{ n^2-1}{ n^2+2 } \right)^2

El coeficiente de dispersión de Rayleigh para un grupo de partículas es el número de partículas por unidad de volumen N veces la sección transversal. Como en todos los efectos de onda, en la dispersión incoherente las potencias son sumadas aritméticamente, mientras que en la dispersión coherente -como sucede cuando las partículas están muy cerca unas de otras- los campos son sumados aritméticamente y la suma debe ser elevada al cuadrado, para obtener la potencia final.

La fuerte dependencia de la dispersión con la longitud de onda (~λ-4) supone que en la atmósfera la luz azul se dispersa mucho más que la luz roja.En la atmósfera, esto provoca que los fotones de luz azul se dispersen mucho más que los de longitudes de onda mayores a 490nm, por este motivo vemos el cielo azulado en todas direcciones y sólo lo vemos enrojecido cuando miramos hacia el Sol. Cabe destacar que, a pesar del uso del término fotón, la ley de dispersión de Rayleigh fue desarrollada antes de la invención de la mecánica cuántica y por lo tanto, no se basa fundamentalmente en la teoría moderna sobre la interacción de la luz con la materia. No obstante, la dispersión de Rayleigh es una buena aproximación a la forma en que la luz es dispersada por partículas mucho más pequeñas que su longitud de onda.

Véase también

Enlaces externos

Obtenido de "Dispersi%C3%B3n de Rayleigh"

Wikimedia foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужна курсовая?

Mira otros diccionarios:

  • Dispersion de Rayleigh — Diffusion Rayleigh La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes, par exemple électromagnétiques ou sonores, dont la longueur d onde est très supérieure à la taille des particules diffusantes. On parle de diffusion élastique, car cela… …   Wikipédia en Français

  • Rayleigh wave — Rayleigh waves, also known as the Rayleigh Lamb Wave or ground roll , are a type of surface wave. They are associated on the Earth with earthquakes and subterranean movement of magma, or with any other source of seismic energy, such as an… …   Wikipedia

  • Rayleigh — Saltar a navegación, búsqueda El término Rayleigh puede referirse a: Sylvers Rayleigh, personaje ficticio del manga One Piece. John Strutt, tercer barón Rayleigh, físico y profesor universitario británico que da nombre a la distribución de… …   Wikipedia Español

  • Dispersión — Saltar a navegación, búsqueda En matemáticas, dispersión significa el grado de distanciamiento de un conjunto de valores respecto a su valor medio. En física, dispersión es el fenómeno por el cual un conjunto de partículas que se mueve en una… …   Wikipedia Español

  • Rayleigh (of Terling Place), John William Strutt, 3er barón — (12 nov. 1842, Langford Grove, Essex, Inglaterra–30 jun. 1919, Terling Place, Witham, Essex). Físico inglés. En 1873 heredó el título de su padre y construyó un laboratorio de investigación en su finca. Enseñó física en la Universidad de… …   Enciclopedia Universal

  • Dispersión — (Del lat. dispersio, onis.) ► sustantivo femenino 1 Acción y resultado de dispersar o dispersarse. 2 ÓPTICA Separación de los diversos colores espectrales de un rayo de luz por medio de un prisma, lente u otro medio adecuado. 3 QUÍMICA Fluido que …   Enciclopedia Universal

  • Rayleigh, dispersión de — Dispersión de radiación electromagnética por partículas cuyo radio es del orden de la longitud de onda de la radiación, siendo más notoria para radios menores que 110 de ella. Recibe su nombre en honor al barón Rayleigh, quien la describió en… …   Enciclopedia Universal

  • Rayleigh scattering — Optics. the scattering of light by particles that are very small in relation to the wavelength of the light, and in which the intensity of the scattered light varies inversely with the fourth power of the wavelength. Cf. Mie scattering. [1935 40; …   Universalium

  • Dispersion (water waves) — This article is about dispersion of waves on a water surface. For other forms of dispersion, see Dispersion (disambiguation). In fluid dynamics, dispersion of water waves generally refers to frequency dispersion, which means that waves of… …   Wikipedia

  • Dispersion (Wasserwellen) — Bei Wasserwellen (Oberflächenwellen) wird unter Dispersion insbesondere die Abhängigkeit der Phasengeschwindigkeit (Wellenfortschrittsgeschwindigkeit) von der Wellenlänge bzw. von der Frequenz verstanden. Schwerewellen südlich der Straße von… …   Deutsch Wikipedia

Compartir el artículo y extractos

Link directo
… Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”