Qu'est-ce que la diffusion de Rayleigh: diffusion de la lumière et des pertes informatiques

Lord Rayleigh (12 novembre 1842) a été découvert en train de se disperser. Nous connaissons le phénomène de la lumière qui est réflexion et réfraction . Les particules dans l'atmosphère sont appelées se dispersent parce que lorsque la lumière pénètre dans l'atmosphère, ces particules seront dispersées en lumières. Ce phénomène de réfraction peut être appelé une diffusion de la lumière. Il existe deux types de diffusions comme élastiques et non élastiques. Les diffusions rayleigh, Mie et non sélectives sont des diffusions élastiques et les rayons X de Brillou, Raman, In-Elastic, Compton sont les diffusions in-élastiques. Dans cet article, un type de diffusion élastique, à savoir Rayleigh, est brièvement discuté.

Qu'est-ce que Rayleigh Scattering?

Définition: Le rayleigh est la diffusion des molécules par le gaz dans l'atmosphère terrestre. La force de diffusion dépend de la longueur d'onde de la lumière et également de la taille des particules. En raison des variations de composition, la diffusion rayleigh ou linéaire est provoquée.

Diffusion de la lumière

Nous avons traversé des phénomènes merveilleux dans notre vie quotidienne, comme la couleur bleue du ciel, la couleur de l'eau dans la mer profonde, le rougissement du soleil au lever et au coucher du soleil, etc. Quand un faisceau de lumière tombe sur un atome, il fait vibrer l'électron de l'atome. Les électrons vibrants, à leur tour, réémettent la lumière dans toutes les directions et ce processus est appelé diffusion.

L'atmosphère terrestre contient des molécules d'air et d'autres particules minuscules lorsque la lumière du soleil traverse l'atmosphère, elle est diffusée par un grand nombre de particules dans l'atmosphère. Selon la loi de diffusion de Rayleigh (RSL), l'intensité de la lumière diffusée varie inversement comme la quatrième partie de la longueur d'onde de la hauteur (1 / h⁴). Par rapport aux longueurs d'onde plus longues, les longueurs d'onde plus courtes sont davantage diffusées. Le diagramme de diffusion linéaire est illustré dans la figure ci-dessous.

Diffusion de Rayleigh

Selon le RSL, la lumière de couleur bleue est plus diffusée que la lumière rouge car, pour cette raison, le ciel apparaît en bleu. Au lever et au coucher du soleil, les rayons du soleil parcourent une grande partie de l'atmosphère. Par conséquent, la plupart de la lumière bleue est dispersée et seule la lumière rouge atteint l'observateur. Par conséquent, le soleil apparaît rouge au soleil et au coucher du soleil.

Dans le cas de la diffusion de la lumière, la quasi-totalité de la lumière de diffusion est observée à la même fréquence que le rayonnement incident. Ce phénomène est appelé diffusion élastique ou rayleigh ou linéaire, cependant, le grand médecin indien Dr C.V.Raman a observé que la diffusion de la lumière a des fréquences discrètes au-dessus et au-dessous de la fréquence incidente en 1928. négocier (détection de lumière et télémétrie), radar météorologique, etc.

Rayleigh Diffusion des Pertes

Les pertes de diffusion existent dans les fibres optiques en raison de la variation microscopique de la densité du matériau et de la composition. Comme le verre est composé de réseaux connectés au hasard au niveau moléculaire et de plusieurs oxydes comme l'oxyde de silicium, GeO_deuxetc. Il s'agit de l'utilisation principale de la fluctuation de la structure de la composition, ces deux effets entraînent une variation de type réfractif et rayleigh de diffusion de la lumière.

Les lumières de diffusion sont dues à de petits changements localisés de l'indice de réfraction du noyau et du matériau de gaine. Ce sont les deux causes lors de la fabrication des fibres. La première est due à la légère fluctuation du mélange des ingrédients et l'autre cause est un léger changement de densité lorsque le mélange se solidifie. La figure ci-dessous montre graphiquement la relation entre la longueur d'onde et la perte de diffusion de rayleigh.

Dispersion des pertes

Lorsqu'un rayon lumineux frappe ces zones, il est diffusé dans toutes les directions, la perte de diffusion pour le verre à un seul composant est donnée par

UNE_scat= 8π³/ 3λ⁴(n^deux- 1)^deuxÀ_BT_FB_T

Où n = indice de réfraction

À_B= Constante de Boltzman

B_T= Compressibilité isotherme

T_F= Température frictive
Sur la base du paramètre de taille sans dimension, la diffusion de la lumière est divisée en trois domaines et elle est définie comme

A = πDp / λ

Où Dp = Circonférence d'une particule

λ = rayonnement de longueur d'onde incident

Le Rayleigh est proportionnel au et au P (r), A (r) et r. L'expression mathématique est donnée par

α = α_R+ α_{DANS LE}+ α_OH+ α_IR+ α_UV+ α_{DANS LE}

Où α_R= RSL

une_{DANS LE}= Perte d'imperfection

une_OH= Perte d'absorption

une_IR= Perte d'absorption infrarouge

une_UV= Perte d'absorption ultraviolette

une_{DANS LE}= Perte d'absorption d'autres impuretés

Un α_IR(perte d'absorption infrarouge) est mathématiquement exprimée comme

une_IR= C exp (-D / λ)

Où «C» est le coefficient et D dépend des matériaux

La perte est proportionnelle au λ⁴et aux P (r), A (r) et r. L'expression mathématique est donnée par

une_R= 1 / λ⁴∫₀^{+ ∞}A (r) P (r) rdr / ∫₀^{+ ∞}P (r) rdr

Où A (r) = coefficient de diffusion linéaire

P (r) = propagation de l'intensité lumineuse

«R» = distance radiale

C'est la théorie de la perte par diffusion linéaire.

Différence entre la diffusion Rayleigh et Mie

La différence entre ces deux est discutée ci-dessous.

Diffusion de Rayleigh dans la fibre optique

Le fibre optique est mince, flexible et transparent de verre de silice et de plastique optiquement purs. Les fibres optiques sont plus rapides, insensibles aux interférences électromagnétiques, ne peuvent pas prendre feu et la perte de signal est moindre. Lorsqu'un faisceau de lumière qui transporte des signaux se déplace à partir de la fibre optique, alors la force de la lumière devient plus faible, cette perte de puissance lumineuse est généralement appelée atténuation. Une atténuation doit être une priorité absolue pour de nombreux ingénieurs qui envisagent de sélectionner et de manipuler la fibre optique.

La plupart des objets diffusent des lumières, c'est-à-dire la lumière réfléchie qui les éclaire dans toutes les directions. La diffusion rayleigh ou linéaire est causée par l'interférence avec des particules plus petites que la longueur d'onde de la lumière. La lumière qui traverse la fibre interagit avec les particules puis se diffuse dans toutes les directions, elle provoque des pertes d'énergie et une atténuation lors de la transmission des données. C'est la théorie de Rayleigh ou diffusion linéaire dans les fibres optiques.

FAQ

1). Qu'est-ce qui cause Rayleigh ou diffusion linéaire?

Les causes de la diffusion rayleigh ou linéaire sont qu'elles résultent d'inhomogénéités dans la gaine et le noyau. Les variations de densité et de composition et la fluctuation de l'indice de réfraction sont les problèmes qui surviennent en raison des inhomogénéités.

2). Qui a découvert la diffusion Rayleigh?

John William Strut a été découvert.

3). Quelle est la différence entre la diffusion Rayleigh et Mie?

Dans la diffusion Rayleigh ou linéaire, la taille des particules diffusantes est inférieure à la longueur d'onde du rayonnement et dans la diffusion Mie, la taille des particules diffusantes et la longueur d'onde du rayonnement sont les mêmes.

4). Quels sont les trois types de diffusion?

Les trois types de diffusion sont le rayleigh, la diffusion non sélective et la diffusion de Mie.

5). Quel est le ratio Rayleigh?

Le rapport Rayleigh est l'un des paramètres utilisés pour les mesures de diffusion de la lumière.

Dans cet article, un aperçu de Diffusion de Rayleigh ou diffusion linéaire , la diffusion de la lumière, les pertes de diffusion et la différence entre la diffusion de Rayleigh et de Mie sont discutées. Voici une question pour quelles sont les causes de la dispersion de Mie?