Diffusion de la lumière est à la fois un processus physique et une technique de recherche en physique basé sur le même principe. Lorsque la lumière rencontre des particules qui se déplace à travers un milieu, la lumière est diffusée dans toutes les directions. L'intensité de la lumière diffusée dépend de la taille des particules et la longueur d'onde de la lumière. La théorie de Rayleigh, une description théorique de diffusion impliquant des particules de lumière beaucoup plus petites que la longueur d'onde de la lumière, nous aide à comprendre pourquoi le ciel apparaît bleu.
Notions de base légers
Comme tout rayonnement électromagnétique, la lumière se compose de champs électriques qui varient avec DELAI FIN ces induire des champs magnétiques variant dans le temps, qui à son tour induisent des champs électriques et ainsi de suite. Cette perturbation ondulatoire se propage à travers l'espace. Les champs électriques et magnétiques oscillent dans des plans perpendiculaires les uns aux autres, et l'orientation de ces plans est appelée la polarisation. Comme pour toute autre vague, la distance de crête à crête ou un creux à la longueur d'onde est appelé, tandis que le nombre de vagues qui passent un moment donné dans une seconde est appelée la fréquence.
Diffusion Rayleigh
Lorsque la lumière rencontre une molécule beaucoup plus petite que sa longueur d'onde, les champs électriques polarisent temporairement la molécule, la redistribution des électrons dans la molécule de telle sorte que l'une des extrémités a une charge positive faible et l'autre a une faible charge négative. Cette séparation des charges est appelé un moment dipolaire. Comme les champs électriques oscillants interagissent avec la molécule, le moment dipolaire de la molécule oscille, et la molécule re-rayonne la lumière dans toutes les directions. L'intensité de la lumière diffusée sur la longueur d'onde dépend de la lumière et de la polarisabilité de la molécule - la facilité avec laquelle il peut être polarisé, en d'autres termes. Polarisabilité dépend à son tour de la taille de la molécule.
Diffusion de Mie
Théorie de Rayleigh ne fonctionne pas bien pour des molécules ou des particules avec des diamètres supérieurs à 1/10 de la longueur d'onde de la lumière. Pour de plus grands diamètres, une autre description théorique appelé la théorie de Mie applique à la place. Contrairement à la diffusion de Rayleigh, la diffusion de Mie est la longueur d'onde indépendante, afin que tous les longueurs d'onde de la lumière sont dispersés de façon égale. La diffusion de Rayleigh applique dans l'atmosphère-Terre depuis de lumière à des longueurs d'onde plus courtes disperse plus que la lumière à des longueurs d'onde, la lumière bleue est dispersée plus, ce qui est pourquoi le ciel apparaît bleu. La diffusion de Mie, d'autre part, décrit le processus qui se déroule dans les nuages de gouttelettes d'eau comme le brouillard. Comme toutes les longueurs d'onde de la lumière sont dispersés à parts égales par ces particules plus grosses, la lumière dans nuages ou du brouillard apparaît en blanc.
Applications
Les scientifiques utilisent parfois ces principes pour mesurer la masse moléculaire. Ces types d'expériences impliquent généralement la lumière laser depuis la lumière émise par le laser a tout de même longueur d'onde. Lorsque la lumière rencontre des molécules dans la solution, elle est dispersée et son intensité peut être mesurée par un détecteur. L'intensité est proportionnelle à la taille des molécules dans la solution, de sorte que les chercheurs peuvent utiliser les données d'intensité pour calculer le poids moléculaire.