Рассеивание Рэлея

Рэлеевское рассеяние — рассеяние света без изменения длины волны (называемое также упругим рассеянием) на частицах, неоднородностях или других объектах, когда частота рассеиваемого света существенно меньше собственной частоты рассеивающего объекта или системы. Эквивалентная формулировка — рассеяние света на объектах, размеры которых меньше его длины волны.

Для рассеивания на осцилляторе массы m, с зарядом q и собственной частотой ν₀ сечение рассеяния σ_R пропорционально четвёртой степени частоты рассеиваемого света ν:

$\sigma_R={8\pi\over 3} \left( {q^2\over{mc^2}} \right)^2 \left( {\nu\over{\nu_0}} \right)^4.$

Зависимость вывел британский физик Джон Рэлей в 1871 г.

Сечение σ_R зависит от угла рассеяния θ между направлениями падающей и рассеянной волн:

$d\sigma_R(\theta)={3\over 8} \sigma_R (1+\cos^2\theta) \sin\theta d\theta,$

рассеянная волна линейно поляризована вдоль направления, перпендикулярного плоскости, проходящей через направления распространения падающей и рассеянной волн. При рассеянии на сферических частицах (неоднородностях) степень поляризации p для неполяризованного падающего света равна:

$p={\sin^2\theta\over{1+\cos^2\theta}};$

для рассеяния на удлинённых частицах на степень поляризации влияет и их ориентация.

При приближении частоты падающего света к собственной частоте рассеивающей частицы рэлеевское рассеяние переходит в томсоновское.

Рэлеевским рассеянием солнечного света на неоднородностях атмосферы (флуктуационные неоднородности плотности воздуха) объясняется голубой цвет неба и краски заката Солнца (селективное рассеяние).

См. также

• Рамановское рассеяние
• Томсоновское рассеяние
• Эффект Комптона
• Эффект Тиндаля