Lord Rayleigh (12. November 1842) wurde als Rayleigh-Streuung entdeckt. Wir kennen das Phänomen des Lichts Reflexion und Brechung . Die Partikel in der Atmosphäre werden als Streuung bezeichnet, da diese Partikel beim Eintritt des Lichts in die Atmosphäre in Licht gestreut werden. Dieses Phänomen der Brechung kann als Lichtstreuung bezeichnet werden. Es gibt zwei Arten von Streuungen wie elastisch und nicht elastisch. Die Rayleigh-, Mie- und nicht-selektiven Streuungen sind elastische Streuungen, und die Brillou-, Raman-, unelastische Röntgen- und Compton-Streuung sind die unelastischen Streuungen. In diesem Artikel wird eine Art der elastischen Streuung, nämlich Rayleigh, kurz erörtert.
Was ist Rayleigh-Streuung?
Definition: Der Rayleigh ist die Streuung der Moleküle durch das Gas in der Erdatmosphäre. Die Streustärke hängt von der Lichtwellenlänge und auch von der Partikelgröße ab. Aufgrund der Variationen in der Zusammensetzung wird die Rayleigh- oder lineare Streuung verursacht.
Lichtstreuung
Wir haben einige wunderbare Phänomene in unserem täglichen Leben durchquert, wie die blaue Farbe des Himmels, die Farbe des Wassers in der Tiefsee, die Rötung der Sonne bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang usw. Wenn ein Lichtstrahl auffällt ein Atom, das das Elektron im Atom zum Schwingen bringt. Die schwingenden Elektronen wiederum emittieren das Licht in alle Richtungen und dieser Vorgang wird als Streuung bezeichnet.
Die Erdatmosphäre enthält Luftmoleküle und andere winzige Partikel. Wenn Sonnenlicht durch die Atmosphäre fällt, wird es von einer großen Anzahl von Partikeln in der Atmosphäre gestreut. Nach dem Rayleigh-Streugesetz (RSL) ändert sich die Intensität des Streulichts umgekehrt als vierter Teil der Wellenlänge der Höhe (1 / h)4). Im Vergleich zu den längeren Wellenlängen sind die kürzeren Wellenlängen stärker gestreut. Das lineare Streudiagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Rayleigh-Streuung
Laut RSL wird das blaue Farblicht stärker gestreut als das rote Licht, da der Himmel aus diesem Grund blau erscheint. Bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang reisen die Sonnenstrahlen einen großen Teil der Atmosphäre. Daher wird der größte Teil des blauen Lichts weggestreut und nur das rote Licht erreicht den Betrachter. Daher erscheint die Sonne bei Sonnenlicht und Sonnenuntergang rot.
Bei der Lichtstreuung wird fast das gesamte Streulicht mit der gleichen Frequenz wie die einfallende Strahlung beobachtet. Dieses Phänomen wird als elastische oder Rayleigh- oder lineare Streuung bezeichnet. Der große indische Arzt Dr.C.V.Raman beobachtete jedoch, dass die Lichtstreuung 1928 diskrete Frequenzen oberhalb und unterhalb der einfallenden Frequenz aufweist. Die Anwendungen des Rayleigh- oder linearen Typs sind verkaufen (Lichterkennung und -entfernung), Wetterradar usw.
Rayleigh-Streuverluste
Die Streuverluste bestehen in optischen Fasern aufgrund mikroskopischer Variationen in der Materialdichte und der Zusammensetzung. Da Glas aus zufällig verbundenen Netzwerken an molekularen und mehreren Oxiden wie Siliziumoxid, GeO bestehtzweiusw. Dies sind die Hauptanwendungen von Schwankungen der Zusammensetzungsstruktur. Diese beiden Effekte führen zu Variationen der Brechungs- und Rayleigh-Art der Lichtstreuung.
Die Streulichter aufgrund kleiner lokaler Änderungen des Brechungsindex des Kerns und des Mantelmaterials. Dies sind die beiden Ursachen bei der Herstellung von Fasern. Die erste ist auf die leichte Schwankung beim Mischen der Inhaltsstoffe zurückzuführen und die andere Ursache ist eine leichte Änderung der Dichte beim Erstarren. Die folgende Abbildung zeigt grafisch die Beziehung zwischen Wellenlänge und Streuverlust von Rayleigh.
Streuverluste
Wenn ein Lichtstrahl auf solche Zonen trifft, wird er in alle Richtungen gestreut, der Streuverlust für Einkomponentenglas ist gegeben durch
EINscat= 8π3/ 3λ4(nzwei- 1)zweiZUB.T.fB.T.
Wobei n = Brechungsindex
ZUB.= Boltzmansche Konstante
B.T.= Isotherme Kompressibilität
T.f= Reibungstemperatur
Basierend auf dem dimensionslosen Größenparameter wird die Lichtstreuung in drei Bereiche unterteilt und definiert als
A = πDp / λ
Wobei Dp = Umfang eines Teilchens
λ = einfallende Wellenlängenstrahlung
Der Rayleigh ist proportional zu und und P (r), A (r) und r. Der mathematische Ausdruck ist gegeben durch
α = αR.+ αIM+ αOH+ αIR+ αUV+ αIM
Wobei αR.= RSL
einIM= Unvollkommenheitsverlust
einOH= Absorptionsverlust
einIR= Infrarotabsorptionsverlust
einUV= UV-Absorptionsverlust
einIM= Absorptionsverlust anderer Verunreinigungen
Ein αIR(Infrarot-Absorptionsverlust) wird mathematisch ausgedrückt als
einIR= C exp (-D / λ)
Wobei 'C' der Koeffizient ist und D von Materialien abhängt
Der Verlust ist proportional zu λ4und zu P (r), A (r) und r. Der mathematische Ausdruck ist gegeben durch
einR.= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Wobei A (r) = linearer Streukoeffizient
P (r) = Lichtintensitätsausbreitung
'R' = radialer Abstand
Dies ist die Theorie des linearen Streuverlustes.
Unterschied zwischen Rayleigh- und Mie-Streuung
Der Unterschied zwischen diesen beiden wird unten diskutiert.
| S.NO. | Rayleigh oder lineare Streuung | Mie Streuung |
| 1 | ImRayleigh oder linearStreuung ist die Partikelgröße kleiner als die Wellenlänge | In M.dhStreuung ist die Partikelgröße größer als die Wellenlänge |
| zwei | Die Abhängigkeit von der Wellenlänge ist bei dieser Streuung stark | Die Abhängigkeit von der Wellenlänge ist bei dieser Streuung schwach |
| 3 | Es ist eine lineare Streuung | Es ist auch eine lineare Streuung |
| 4 | Die Art der Partikel in diesemStreuung sind Luftmoleküle | Die Art der Partikel in M.dhStreuung ist Rauch, Rauch und Dunst |
| 5 | Der Luftmolekülpartikeldurchmesser beträgt 0,0001 bis 0,001 Mikrometer und die Phänomene der Luftmoleküle sind blauer Himmel und rote Sonnenuntergänge | Der Aerosolpartikeldurchmesser in M.dhDie Streuung beträgt 0,01 bis 1,0 Mikrometer und die Phänomene von Aerosolen (Schadstoffen) sind bräunlicher Smog |
Rayleigh-Streuung in optischen Fasern
Das Glasfaser ist dünn, flexibel und transparent aus optisch reinem Quarzglas und Kunststoff. Die optischen Fasern sind schneller, unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen, können sich nicht entzünden und der Signalverlust ist geringer. Wenn sich ein Lichtstrahl, der Signale überträgt, von der Faseroptik ausbreitet und die Lichtstärke geringer wird, wird dieser Verlust an Lichtleistung im Allgemeinen als Dämpfung bezeichnet. Eine Dämpfung muss für viele Ingenieure oberste Priorität haben, um die Auswahl und Handhabung von Glasfasern in Betracht zu ziehen.
Fast alle Objekte streuen Licht, dh das reflektierte Licht, das sie in alle Richtungen beleuchtet. Die Rayleigh- oder lineare Streuung wird durch die Interferenz mit Partikeln verursacht, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind. Das Licht, das durch die Faser wandert, interagiert mit den Partikeln und wird dann in alle Richtungen gestreut. Es verursacht Energieverluste und Dämpfung während der Datenübertragung. Dies ist die Theorie der Rayleigh- oder linearen Streuung in optischen Fasern.
FAQs
1). Was verursacht Rayleigh oder lineare Streuung?
Die Ursachen für Rayleigh oder lineare Streuung sind, dass sie auf Inhomogenitäten in der Ummantelung und im Kern zurückzuführen sind. Die Dichte- und Zusammensetzungsschwankungen und die Schwankung des Brechungsindex sind die Probleme, die aufgrund der Inhomogenitäten auftreten.
2). Wer hat die Rayleigh-Streuung entdeckt?
John William Strut wurde entdeckt.
3). Was ist der Unterschied zwischen Rayleigh- und Mie-Streuung?
Bei der Rayleigh- oder linearen Streuung ist die Größe der Streupartikel kleiner als die Strahlungswellenlänge und bei der Mie-Streuung sind die Größe der Streupartikel und die Wellenlänge der Strahlung gleich.
4). Was sind die drei Arten der Streuung?
Die drei Arten der Streuung sind die Rayleigh-Streuung, die nicht-selektive Streuung und die Mie-Streuung.
5). Was ist das Rayleigh-Verhältnis?
Das Rayleigh-Verhältnis ist einer der Parameter, die für die Lichtstreuungsmessungen verwendet werden.
In diesem Artikel eine Übersicht über Rayleigh-Streuung oder lineare Streuung , Lichtstreuung, Streuverluste und der Unterschied zwischen Rayleigh- und Mie-Streuung werden diskutiert. Hier ist eine Frage zu den Ursachen der Mie-Streuung.
