Lord Rayleigh (12. marraskuuta 1842) havaittiin rayleigh-sironnasta. Tunnemme valon ilmiön, joka on heijastus ja taittuminen . Ilmakehän hiukkasia kutsutaan sironnaksi, koska kun valo tulee ilmakehään, nämä hiukkaset sirotaan valoihin. Tätä taittumisilmiötä voidaan kutsua valon sironnaksi. On olemassa kahden tyyppisiä sironta kuten elastinen ja ei-elastinen. Rayleigh-, Mie- ja epäselektiiviset sironnat ovat elastisia sirontoja ja Brillou-, Raman-, elastinen röntgensäde, Compton ovat elastisia sirontoja. Tässä artikkelissa käsitellään lyhyesti yhtä elastisen sironnan tyyppiä, nimittäin Rayleighia.
Mitä Rayleigh-sironta on?
Määritelmä: Rayleigh on molekyylien sironta kaasulla maan ilmakehässä. Sirontalujuus riippuu valon aallonpituudesta ja myös hiukkaskoolta. Koostumuksen vaihtelujen vuoksi säteily tai lineaarinen sironta aiheutuu.
Valon sironta
Olemme ylittäneet jokapäiväisessä elämässämme upeita ilmiöitä, kuten taivaan sininen väri, syvänmeren veden väri, auringon punoitus auringonnousun ja auringonlaskun aikaan jne. Kun valonsäde putoaa atomin, se saa atomin elektronin värisemään. Värähtelevät elektronit puolestaan lähettävät valoa uudelleen joka suuntaan ja tätä prosessia kutsutaan sironnaksi.
Maan ilmakehässä on ilmamolekyylejä ja muita pieniä hiukkasia, kun auringon valo kulkee ilmakehän läpi, ja se hajoaa suurella määrällä ilmakehässä olevia hiukkasia. Rayleigh-sirontalain (RSL) mukaan sirontavalon voimakkuus vaihtelee käänteisesti korkeuden aallonpituuden neljäntenä osana (1 / h4). Pidempiin aallonpituuksiin verrattuna lyhyemmät aallonpituudet ovat hajallaan enemmän. Lineaarinen sirontakaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Rayleigh-sironta
RSL: n mukaan sininen värivalo on hajallaan enemmän kuin punainen valo, koska tästä syystä taivas näkyy sinisenä. Auringonnousun ja auringon laskemien auringon säteet kuljettavat suuren osan ilmakehästä. Siksi suurin osa sinisestä valosta hajaantuu pois ja vain punainen valo saavuttaa tarkkailijan. Siksi aurinko näyttää punaiselta auringonvalossa ja auringonlaskussa.
Valonsironnan tapauksessa melkein kaikki sirontavalo havaitaan samalla taajuudella kuin tulevan säteilyn. Tätä ilmiötä kutsutaan elastiseksi tai rayleigh- tai lineaariseksi sironnaksi, mutta suuri intialainen lääkäri Dr.C.V.Raman havaitsi, että valonsironnalla on erillisiä taajuuksia vuonna 1928 sattuneen taajuuden ylä- ja alapuolella. Rayleigh- tai lineaarityyppisiä sovelluksia ovat käsitellä (valon tunnistus ja etäisyys), säätutka jne.
Rayleighin hajontatappiot
Sirontahäviöt esiintyvät optisissa kuiduissa materiaalitiheyden ja koostumuksen mikroskooppisen vaihtelun vuoksi. Koska lasi koostuu satunnaisesti yhdistetyistä verkostoista molekyylissä ja useista oksideista, kuten piioksidi, GeOkaksijne. Nämä ovat koostumuksen rakenteen vaihtelun pääasiallinen käyttö, nämä kaksi vaikutusta johtavat valon taitekerroin- ja rayleigh-tyyppisiin vaihteluihin.
Sirontavalot johtuvat pienistä paikallisista muutoksista ytimen ja verhousmateriaalin taitekertoimessa. Nämä ovat kaksi syytä kuitujen valmistuksessa. Ensimmäinen johtuu ainesosien sekoituksen pienistä vaihteluista ja toinen syy on pieni muutos tiheydessä kiinteytyessä. Alla oleva kuva esittää graafisesti suhdetta aallonpituuden ja rayleigh-sirontahäviön välillä.
Hajottavat tappiot
Kun valonsäde osuu tällaisiin vyöhykkeisiin, se sirontaa kaikkiin suuntiin, yksikomponenttisen lasin sirontahäviö saadaan
Ajätös= 8π3/ 3λ4(nkaksi- 1)kaksiTOBTfBT
Missä n = taitekerroin
TOB= Boltzmanin vakio
BT= Isoterminen kokoonpuristuvuus
Tf= Kitkallinen lämpötila
Dimensionless size -parametrin perusteella valon sironta on jaettu kolmeen alueeseen ja se määritellään seuraavasti
A = πDp / λ
Missä Dp = hiukkasen ympärysmitta
λ = Tuleva aallonpituussäteily
Rayleigh on verrannollinen arvoihin ja P (r), A (r) ja r. Matemaattisen lausekkeen antaa
a = aR+ aIN+ aVAI NIIN+ aIR+ aUV+ aIN
Missä αR= RSL
aIN= Epätäydellisyyden menetys
aVAI NIIN= Absorptiohäviö
aIR= Infrapuna-absorptiohäviö
aUV= Ultraviolettiabsorptiohäviö
aIN= Muut epäpuhtauksien absorptiohäviöt
An aIR(infrapuna-absorptiohäviö) ilmaistaan matemaattisesti
aIR= C exp (-D / λ)
Missä ’C’ on kerroin ja D riippuu materiaaleista
Tappio on verrannollinen λ: hen4ja kohtaan P (r), A (r) ja r. Matemaattisen lausekkeen antaa
aR= 1 / λ4∫0+ ∞A (r) P (r) rdr / ∫0+ ∞P (r) rdr
Missä A (r) = lineaarinen sirontakerroin
P (r) = Valon voimakkuuden eteneminen
’R’ = säteen etäisyys
Tämä on lineaarisen sirontahäviön teoria.
Ero Rayleighin ja Mie-sironnan välillä
Näiden kahden välistä eroa käsitellään jäljempänä.
S.NO | Rayleigh- tai lineaarinen sironta | Mie sironta |
1 | SisäänRayleigh tai lineaarinensironta, hiukkaskoko on pienempi kuin aallonpituus | Julkaisussa Melisironta, hiukkaskoko on suurempi kuin aallonpituus |
kaksi | Riippuvuus aallonpituudesta on voimakas tässä sironnassa | Riippuvuus aallonpituudesta on heikko tässä sironnassa |
3 | Se on lineaarinen sironta | Se on myös lineaarinen sironta |
4 | Sellaiset hiukkaset tässäsironta on ilmamolekyylejä | M: n hiukkasten tyyppielisironta on savua, savua ja utua |
5 | Ilmamolekyylin hiukkashalkaisija on 0,0001 - 0,001 mikrometriä ja ilmamolekyylien ilmiöt ovat sininen taivas ja punaiset auringonlaskut | Aerosolihiukkasten halkaisija (M)elisironta on 0,01 - 1,0 mikrometriä ja aerosolien (epäpuhtauksien) ilmiöt ovat ruskehtava savu |
Rayleigh-sironta optisessa kuidussa
optinen kuitu on ohut, joustava ja läpinäkyvä optisesti puhtaasta piidioksidista ja muovista. Optiset kuidut ovat nopeampia, läpäisemättömiä sähkömagneettisille häiriöille, eivät voi syttyä tuleen ja signaalin menetys on pienempi. Kun signaalia kantava valonsäde kulkee kuituoptiikasta, valon voimakkuus pienenee, tätä valotehon menetystä kutsutaan yleensä vaimennukseksi. Vaimennuksen on oltava etusijalla monille insinööreille harkitessaan kuituoptiikan valintaa ja käsittelyä.
Kaikkein kaikki esineet sirottavat valoja, mikä tarkoittaa heijastunutta valoa, joka valaisee niitä kaikkiin suuntiin. Rayleigh- tai lineaarinen sironta johtuu interferenssistä hiukkasten kanssa, jotka ovat pienempiä kuin valon aallonpituus. Kuitujen läpi kulkeva valo on vuorovaikutuksessa hiukkasten kanssa ja sironnut sitten kaikkiin suuntiin, mikä aiheuttaa energiahäviöitä ja vaimennusta tiedonsiirron aikana. Tämä on Rayleighin tai lineaarisen sironnan teoria optisissa kuiduissa.
UKK
1). Mikä aiheuttaa Rayleighin tai lineaarisen sironnan?
Rayleigh- tai lineaarisen sironnan syyt ovat, se johtuu päällysteen ja ytimen epähomogeenisuudesta. Tiheys ja koostumuksen vaihtelut ja taitekertoimen vaihtelut ovat ongelmia, joita esiintyy epähomogeenisuuksien takia.
2). Kuka löysi Rayleigh-sironnan?
John William Strut löydettiin.
3). Mikä on ero Rayleighin ja Mie-sironnan välillä?
Rayleigh- tai lineaarisessa sironnassa sirontahiukkasten koko on pienempi kuin säteilyn aallonpituus ja Mie-sironnassa sirontapartikkelien koko ja säteilyn aallonpituus ovat samat.
4). Mitkä ovat kolme sirontatyyppiä?
Kolme sirontatyyppiä ovat rayleigh, epäselektiivinen sironta ja Mie sironta.
5). Mikä on Rayleigh-suhde?
Rayleigh-suhde on yksi parametreista, joita käytetään valonsirontamittauksiin.
Tässä artikkelissa on yleiskatsaus Rayleigh-sironta tai lineaarinen sironta , valon sironta, siron häviöt ja Rayleighin ja Mien sironnan välinen ero käsitellään. Tässä on kysymys Mie-sironnan syistä?