"Rayleigh saçılması" sayfasının sürümleri arasındaki fark

k
Yazım hataları ve genel düzenlemeler, değiştirildi: rasgele → rastgele (3), yazış şekli: m2 → m²
k (Yazım hataları ve genel düzenlemeler, değiştirildi: rasgele → rastgele (3), yazış şekli: m2 → m²)
[[Dosya:Lake mapourika NZ.jpeg|thumb|250px|'''Mavi gökyüzünün yansıması''', su-hava ve sınır bölgelerinde oluşan görüntü ile suyun mavi olarak algılanmasını sağlıyor.]]
 
'''Rayleigh saçılımı''', [[ışık|ışığın]] veya diğer [[elektromanyetizm|elektromanyetik]] [[radyasyon]]un, ışığın dalga boyundan daha küçük tanecikler tarafından saçılımını ifade eder. Bu isim, İngiliz fizikçi [[Lord Rayleigh]]'ın adına ithafen verilmiştir.
 
Işık, saydam katı veya sıvıların içinden geçtiğinde de meydana gelse de en çok [[gaz]]larda gözlenir. Gökyüzünün mavi görünmesinin temel nedeni, açık atmosferde güneş ışığının Rayleigh saçılımına uğramasıdır.
Lord Rayleigh araştırmaları sonucunda, ışık saçılımının derecesinin ona çarpan ışık saçılımlarının dalga boylarına göre değiştiğini ortaya atmıştır. Buradan da uzun dalga boylu ışık kısa dalga boylu ışığa göre daha az saçılım gösterir.
 
Bu yasaya göre; dalga boyuna oranla küçük parçacıkların saçılıma uğrattığı ışığın şiddeti dalgaboyunun dördüncü kuvveti ile arasında ters bir bağıntı vardır.
 
Işık dalgaları moleküllere çarptıklarında saçılırlar fakat hepsi aynı oranda saçılmaz. Mavi ışık diğer renklere göre daha fazla saçılım gösterir. Bu nedenle gündüzleri gökyüzü mavi görünür.<ref>Bilim ve Yaşam Ansiklopedisi Gelişim Yayınları Cilt:5 Sayfa:151</ref>
:<math> x = \frac{2 \pi r} {\lambda}.</math>
 
Rayleigh dağılımı, küçük ölçüde parametre sisteminde saçılım olarak tanımlanabilir (x ≪ 1). Daha büyük ölçüde küresel parçacıklar tarafından dağılım ise rasgelerastgele ölçüde bir x parametresinde Mie teorisi ile açıklanır. Küçük x değerleri için Mie teorisi Rayleigh tahminine indirgenir.
 
Bir ışık ışını için gerçekleşen Rayleigh dağılımının miktarı ışığın dalgaboyuna ve parçacık boyutuna bağlıdır. Dağılan ışığın yoğunluğu, parçacık boyutunun altıncı kuvveti ile doğru orantılı, dalgaboyunun ise dördüncü kuvveti ile ters orantılı olarak değişir.<ref>{{Dergi kaynağı|last=Barnett|first=C.E.|title=Some application of wavelength turbidimetry in the infrared|journal=J.Phys.Chem|year=1942|volume=46|issue=1|pages=69–75}}</ref>
:<math> \sigma_s = \frac{ 2 \pi^5}{3} \frac{d^6}{\lambda^4} \left( \frac{ n^2-1}{ n^2+2 } \right)^2</math>
 
Bir dağılım parçacıkları grubu için Rayleigh dağılımı katsayısı, birim hacimdeki parçacık sayısı ''N'' ile kesit alanı çarpımıdır. Tüm dalga efektlerinde olduğu gibi, tutarsız saçılımda saçılan kuvvetleri aritmetik olarak eklenir, tutarlı saçılımda ise parçacıkların birbirine çok yakın olması durumundaki gibi alanlar aritmetik olarak eklenir ve tüm dağılım kuvvetini bulmak için toplamın karesi alınır.
 
== Moleküllerden ==
:<math>I = I_0 \frac{8\pi^4\alpha^2}{\lambda^4 R^2}(1+\cos^2\theta).</math>
 
Tek bir parçacıktan Rayleigh dağılımı miktarı aynı zamanda bir kesit alan ''σ'' olarak ifade edilebilir. Örneğin, atmosferin başlıca bileşeni nitrojen, 532&nbsp;nm lik dalga boyunda 5.1×10<sup>−31</sup> m2 lik bir Rayleigh kesit alanına sahiptir.<ref>Maarten Sneep and Wim Ubachs, [http://dx.doi.org/10.1016/j.jqsrt.2004.07.025 Direct measurement of the Rayleigh scattering cross section in various gases]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 92, 293 (2005).</ref> Bu da atmosfer basıncında her bir metrelik ilerleyişte 10<sup>−5</sup> lik bir kesitte ışığın saçılacağını gösterir.
 
Dağılımın dalgaboyu ile olan güçlü bağlantısı (~λ<sup>−4</sup>) kısa (mavi) dalgaboyunun uzun (kırmızı) dalgaboyuna oranla daha fazla saçılacağını gösterir. Bu da gökyüzünün her bölgesinden direkt olmayan mavi ışık gelmesine sebep olur. Rayleigh dağılımı, parçacıkların küçük boyut parametresine sahip olduğu çeşitli ortamlarda ışık saçılımı için güzel bir yaklaşımdır.
Güneş ufkun yakınındayken ışığının kırmızılaşması daha yoğundur, çünkü ışığın içinden geçmesi gereken havanın hacmi, güneşin tepede olduğu zamankinden daha çoktur. Bu yüzden Rayleigh efekti artar, gözlemciye ulaşırken tüm mavi ışık yok olur. Geriye kalan dağılıma uğramamış ışık ise daha çok uzun dalgaboyunda olduğundan turuncu görünür.
 
Rayleigh dağılımı temel olarak ışığın havadaki moleküllerle etkileşimiyle olur. Tamamen ‘optik’ ve makroskobik bir açıdan söylersek, mavi gökyüzü mikroskobik yoğunluk dalgalanmalarından ileri gelir, bu dalgalanma ise havayı oluşturan moleküllerin rasgelerastgele hareketi ile meydana gelir. Daha yoğun veya daha az yoğun bir bölgenin kırıcılık endeksi çevresinden hafifçe farklıdır, bu yüzden ışığı rasgelerastgele yönlerde dağıtan kısa ömürlü bir parçacık gibi davranır. Daha küçük bölgeler büyük bölgelere göre daha fazla dalgalanma gösterdiğinden kısa dalgaboyları uzun dalgaboylarına göre daha çok etkilenir ve daha çok dağılıma uğrar.
 
Dağılımın bir kısmı sülfat parçacıkları tarafından gerçekleştirilebilir. Büyük Plinian patlamalarından yıllar sonra gökyüzünün mavi rengi stratosferik gazların sülfat yüklenmesi sonucu bilhassa daha açık renk olmuştur.
 
== Optik fiberlerde ==
Rayleigh dağılımı optik fiberlerde optik sinyallerin dağılımının önemli bir parçasıdır. Silica fiberleri düzensiz materyallerdir, bu yüzden mikroskobik ölçüde yoğunlukları değişir. Yoğunluk dalgalanmaları ışık saçılımından dolayı aşağıdaki katsayı ile enerji kaybına yol açar<ref>K.Rajagopal, ''Textbook on Engineering Physics'', PHI, New Dehli 2008, part I, Chapt. 3</ref>:
 
:<math> \alpha_{scat} = \frac{ 8 \pi^3}{3 \lambda^4} (n^8p^2) (k T_f)\beta </math>
* [http://scienceworld.wolfram.com/physics/RayleighScattering.html Eric Weisstein'ın World of Physics'deki Rayleigh saçılımı makalesi]
* [http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/BlueSky/blue_sky.html Gökyüzü renginin basit sözcüklerle ve fiziksel açıklaması]
 
 
<!--
547

değişiklik