"Rayleigh saçılması" sayfasının sürümleri arasındaki fark

değişiklik özeti yok
k
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 dalgaboyunundalga boyunun 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>
 
[[Dosya:SDIM0241b.jpg|thumb|Rayleigh dağılımı güneş battıktan sonra daha belirgindir. Bu resim 500 m yükseklikten, güneşin battığı ufuk çizgisine bakılarak günbatımındangün batımından yaklaşık bir saat sonra çekilmiştir.]]
 
[[Dosya:Rayleigh sunlight scattering.png|thumb|sağ|250px|Şekilde mavi ışığın atmosferde kırmızı ışıktan daha büyük oranda dağıldığı görülüyor.]]
[[Güneş ışığı]]'nın atmosferdeki Rayleigh dağılımı, yayılmış gökyüzü radyasyonuna yol açar, bu da gökyüzünün mavi, güneşinse sarı olmasının sebebidir.
 
Işığın dalgaboyunadalga boyuna yakın veya daha küçük parçacıklar tarafından dağılması, soyut dipol tahmini ve diğer bilişimsel teknikler ve Mie teorisi ’nde işlenir. Rayleigh dağılımı, ışık dalgaboyunadalga boyuna göre küçük ve optik olarak "zayıf" (diğer bir deyişle kırıcılık endeksi 1’e yakın) olan parçacıklar için geçerlidir. Diğer yandan, Anormal Sapma Teorisi optik olarak zayıf fakat daha büyük boyutta parçacıklarla ilgilenir.
 
== Küçük boyutta parametre tahmini ==
Dağılan bir parçacığın ölçüsü karakteristik boyutu (''r'') ile dalgaboyunundalga boyunun (''λ'') oranı ile parametrelendirilir.
:<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 rastgele 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 dalgaboyunadalga boyuna ve parçacık boyutuna bağlıdır. Dağılan ışığın yoğunluğu, parçacık boyutunun altıncı kuvveti ile doğru orantılı, dalgaboyunundalga boyunun ise dördüncü kuvveti ile ters orantılı olarak değişir.<ref>{{Dergi kaynağı|soyadı=Barnett|ad=C.E.|başlık=Some application of wavelength turbidimetry in the infrared|journal=J.Phys.Chem|yıl=1942|cilt=46|sayı=1|sayfalar=69–75}}</ref>
Tek bir küçük parçacık tarafından, dalga boyu ''λ'' ve yoğunluğu ''I''<sub>0</sub> olan polarize olmayan bir ışından saçılan ışığın yoğunluğu aşağıdaki gibi ifade edilir[2]:
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 dalgaboyudalga boyu ile olan güçlü bağlantısı (~λ<sup>−4</sup>) kısa (mavi) dalgaboyunundalga boyunun uzun (kırmızı) dalgaboyunadalga boyuna 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.
 
== Gökyüzünün mavi renginin sebebi ==
{{ayrıca bakınız|Diffuse sky radiation}}
Güneşten gelen ışığın bir kısmı atmosferde moleküllerden ve diğer küçük parçacıklardan saçılır. Gökyüzüne parlaklığını ve rengini veren bu saçılan ışıktır. Daha önce açıklandığı gibi, Rayleigh dağılımı dalgaboyunundalga boyunun dördüncü kuvvetiyle ters orantılıdır, bu yüzden kısa dalgaboyundadalga boyunda olan mor ve mavi ışık uzun dalgaboyundakidalga boyundaki sarı ve özellikle kırmızı ışıktan daha fazla saçılır. Ortaya çıkan renk, soluk mavi, aslında tüm saçılan renklerin, temel olarak mavi ve yeşilin, bir ortalamasıdır. Mor ışık, yüksek oranda saçılsa da, solar spektrumun küçük bir bileşeni olduğundan insan gözüyle verimli olarak algılanamaz. Bunun tersine, güneşe direkt bakıldığında, dağılıma uğramayan renkler - uzun dalgaboyundakidalga boyundaki kırmızı ve sarı ışık – görülebilir, bu da güneşe sarımsı bir ton verir. Uzaydan bakıldığında ise gökyüzü siyah ve güneş beyazdır.
 
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 dalgaboyundadalga boyunda 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 rastgele hareketi ile meydana gelir. Daha yoğun veya daha az yoğun bir bölgenin kırıcılık endeksi çevresinden hafifçe farklıdır, bu yüzden ışığı rastgele yönlerde dağıtan kısa ömürlü bir parçacık gibi davranır. Daha küçük bölgeler büyük bölgelere göre daha fazla dalgalanma gösterdiğinden kısa dalgaboylarıdalga boyları uzun dalgaboylarınadalga boylarına göre daha çok etkilenir ve daha çok dağılıma uğrar.
 
Dağılımın bir kısmı [[sülfat]] parçacıkları tarafından gerçekleştirilebilir. Büyük [[Plinian patlamaları]]ndan ([[:en:Plinian eruption]]) yıllar sonra gökyüzünün mavi rengi stratosferik gazların sülfat yüklenmesi sonucu bilhassa daha açık renk olmuştur.
38.097

değişiklik