Diffusion del Rayleigh

Quest articol chì l'è scrivuu in lombard, grafia milanesa.

La diffusion del Rayleigh (pronunziàa /ˈreɪli/, che la ciapa el sò nòmm del fisich britànnich Premi Nobel John William Strutt Rayleigh) a l’è la diffusion di ond sberlusént provocada di partìcol piscinìtt rispètt a la longhèzza d'onda de l'onda medèmma, che la succed quand che la lus l’intravèrsa on mèzz tolber, soprattùtt gas e lìquid ma anca sòlid con dent di porcarij o di inclusion. In particolar la succed per radiazion che l'è men energetica de l’energia de legàmm de l’elettron con l’atom.

Questa fenòmen chì, cont el tegnì cunt di effètt de coerenza quantistica, el fà el sò mestèe in manera che l’energia del foton la cambi nò (a l'è on fenòmen elastich). Oltra a la diffusion del Rayleigh, on’altra a l’è la diffusion del Thomson, fada de on elettron lìber de bassa energia. La diffusion del Rayleigh de la componenta bloeu de la lus del sol fada di molecol de l’aria a l’è la resón principal che ‘l cièl el par de color azzurr.

La diffusion a l’è elàstica, o ben la radiazion spanduda la gh’ha l’istèssa freguenza de quèlla incidenta e la radiazion spanduda a l’è anca ciamada radiazion Rayleigh.

Diffusion per mèzz de partìcol piscinìtt

La quantità de lus che la ven spanduda de la diffusion del Rayleigh la dipènd sia de la grandèzza de la partìcola sia de la longhèzza d’onda de la lus. El coefficient de diffusion, e donca l’intensità de la lus spanduda, la varia al contrari de la quarta potenza de la longhèzza d’onda segond la leg del Rayleigh, che la ven aplicada in su di patìcol che gh’hànn on diametro assosènn pussée piscinìtt de la longhèzza d’onda de la lus. La diffusion per mèzz di particòl pussée grand de circa on décimm de la longhèzza d’onda de la lus la ven inveci trattada de la teoria del Mie.

Quan che on ragg de lus de longhèzza d’onda λ e intensità I₀ el ciappa denter ‘na sola partìcola piscinina, l'intensità de la lus che la ven spanduda de lee (I) a l’è dada de la leg:

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}

indoe Ra l’è la distanza da la partìcola (de gia che pussée che se slontànom l’intensità la diminuìss), θ l'angol de diffusion, n l'indes de rifrazion de la partìcola e d a l’è el diametro de la partìcola.

La destribuzion angolar de la diffusion del Rayleigh a l’è determinada del tèrmen (1+cos² θ), ch’a l’è on coefficient in simmitria rispètt al pian perpendicolar a la direzion incidenta de la lus; per quèst la lus spanduda innanz la gh’ha l’istèssa intensità de la lus spanduda indrée. Cont l’integrà in su ona sfera che contorna la partìcola a se pò ottegnì la sezion de button de la diffusion del Rayleigh, σ_s:

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

El coefficient de la diffusion del Rayleigh per on grupp de partìcol spantegàa in manera casual, incoerenti intra de lor, compagn che ind on gas, a l’è el numer de partìcol per unitàa de volùmm N moltiplicàa per la sezion de buttón.

Diffusion del Rayleigh per mèzz di molecol

La teoria del Rayleigh la se aplica anca e soratùtt ai molecol in deperlór, consideràd me partìcol pontiformi (o ben de diametro nagòtt). In tal caso a se parla nò de indes de rifrazion oppùr de diametro de la partìcola ma puttòst de la soa polarizzabilità α, che la descrìv quant i caregh elèttrich de la molecola a se moverànn a caosa del camp elèttrich dondant de la lus, e ingenererànn in sò turn ona pìccola onda elèttromagnetica sferica. In quèll caso chì l’intensità de la diffusion del Rayleigh per ona molecola sola a l’è dàa de: ^[1]

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

El coefficient totàl de diffusion (la sezion de botton) de ‘na sola molecola de azòto, ch’a l’è el componenta principàl de l'atmosfera, el gh’hà ha on valor de circa 5,1 x 10⁻³¹ m² per ona longhèzza d'onda de 532 nm (lus verda).^[2] Quèst el fa de manera che a la pression atmosferega per ògni meter del tragìtt la verrà spanduda ona frazion de lus de circa 10⁻⁵ grazie a l’azòto.

El color azzurr del ciel

La dipendenza forta de la diffusion del’incontrari de la longhèzza d'onda ( $1/\lambda ^{4}$ ), la fa de manera che la lus bloeu la venga spaduda assosènn pussée de la lus rossa. Ind l'atmosfera i "foton bloeu"^[3] vengnen spandùd quand che l’onda l’intravèrsa el cièl e a l’è per quèlla resón chì che a se pò vedè la lus blu che la riva de tutt i canton del cièl intanta che i alter foton riven direttment del sol. Notà che nonostant che a se dopra el tèrmen foton la teoria de la diffusion del Rayleigh a l’è stada sviluppada con l’elèttromagnetismo classich, senza l'uso de la meccanica quantistica.

A quèll ponto chì a l’è natural a domandàss la resón perché ‘l cièl a l’è bleou e minga vioeula de già che, segond la leg del Rayleigh e de la dipendenza contraria con la quarta potenza de la longhèzza d’onda el sarìss normàl de spettàss el cièl de quèst color chì. Vun di fattor a l’è che l’oeugg umàn a l’è pussée sensibil a la longhèzza d’onda del bleou rispètt a quèlla del vioeula perché ‘l gh’hà di foto-ricettor che gh’hànn la sensbilità maggiora per quèst color chì. ^[4] De sorapù la lus, che la ven del sol l’è fada de pussée de foton bleou puttòst che di quèj vioeula. El color "celèst" che nunn védom el ven donca foeura del trà insèma (o ben 'na "media pesada") i color che ne riven del ciél, soprattùtt vioeula, bloeu e, verd.

El ross de sera

Per l’istèss motìv la diffusion del Rayleigh a l’è responsabil del color ross che ciapen i oggètt, i nivol, etcetera al calà del sol o al sò levà su. In quèj situazion chì, defàtt i ragg del sol intraversen on spessor maggior de atmosfera terrèstra donca n’incontren pussée de center de diffusion, inscì che minga domà i foton bloeu, ma anca quèj giald hinn dieprdùu. El risultà a l’è che a la lus del sol hinn tòlt via tucc i component del spèttro visibel foeura che el ross. El ciel tuttamanch el rèsta bleou a caosa di tanti foton bloeu semper disperdùu ind l’atmosfera.

Ind la cultura de massa

Ind el 2014, el grupp musicàl Fujiya & Miyagi l’ha miss foeura l'album Artificial Sweeteners, che ‘l gh’ha denter ona traccia che ‘l so titol l’è Rayleigh scattering.

Riferiment

↑ Rayleigh scattering at Hyperphysics
↑ El Maarten Sneep e ‘l Wim Ubachs, Direct measurement of the Rayleigh scattering cross section in various gases. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 92, 293 (2005).
↑ In realtà a esisten minga di "foton blu". El blu a l’è doma vuna di spartizion come se usa de spettro eleèttromagnetich, ch’a l’è in realtàa continuv, inventà al fin de limitànn la continuità.
↑ Why is the sky purple?. Colorado State University. URL consultad in data 30 luglio 2019. (arqiviad de l'url orijenal in data 15 settembre 2015)

Vos correlaa

[1] Rayleigh scattering at Hyperphysics

[2] El Maarten Sneep e ‘l Wim Ubachs, Direct measurement of the Rayleigh scattering cross section in various gases. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 92, 293 (2005).

[3] In realtà a esisten minga di "foton blu". El blu a l’è doma vuna di spartizion come se usa de spettro eleèttromagnetich, ch’a l’è in realtàa continuv, inventà al fin de limitànn la continuità.

[4] Why is the sky purple?. Colorado State University. URL consultad in data 30 luglio 2019. (arqiviad de l'url orijenal in data 15 settembre 2015)

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