Rayleigh-verstrooiing

Rayleigh-verstrooiing veroorsaak die rooierige lug tydens sonsondergang.

Rayleigh-verstrooiing is die verstrooiing van lig deur deeltjies wat kleiner is as die golflengte van lig. Die verskynsel is vernoem na Lord Rayleigh, wie dit oospronklik verklaar het. Rayleigh-verstrooiing vind plaas wanneer lig deur 'n transpirante vloeistof of vastestof beweeg, maar kan die beste waargeneem word in die teenwoordigheid van gasse. Dit is ook as gevolg van Rayleigh-verstrooiing in die atmosfeer dat die lug blou voorkom.

Die hoeveelheid Rayleigh-verstrooiing vir 'n ligstraal is afhanklik van die grootte van die deeltjies en die golflengte van die lig. Die golflente-afhanklikheid is besonder sterk: die hoeveelheid verstrooide lig is omgekeerd eweredig aan die vierde mag van die golflengte (dus, die golflengte⁴). Die formule van die verstrooiingskoëffisiënt is:

$k_{s}={\frac {2\pi ^{6}}{3}}n\left({\frac {m^{2}-1}{m^{2}+2}}\right)^{2}{\frac {d^{5}}{\lambda ^{4}}}$

Met n as die aantal deeltjies van die diameter, d; m is die brekingsindeks; en λ is die golflengte van die straling.

Die sterk golflengte-afhanklikheid sorg ook daarvoor dat blou lig meer verstrooid word as rooi lig: blou lig se golflengte is ongeveer twee keer so kort as dié van rooilig en dus word blou lig sestien maal beter verstrooid as rooi lig. Dit het tot gevolg dat mens in die atmosfeer 'n klein deel blou lig van alle kante kan sien, terwyl die res van die sonlig hoofsaaklik uit die rigting van die son kom blyk te kom.

'n Belangrike uitsondering kan waargeneem word tydens [[]sonsopgang]] en sonsondergang, wanneer die sonlig 'n groter afstand moet aflê deur die atmosfeer voordat dit die grond bereik. Die ekstra afstand deur die atmosfeer veroorsaak nog meer verstrooiing van blou lig en steeds minder verstrooiing van rooi lig. Die gevolg is 'n duidelike rooi skynsel in die hemel in die rigting van die son. In 'n verswakte vorm van die effek veroorsaak die verswakking van blou lig vir 'n geelkleurige son.

Wanneer die deeltjies groters is as die golflengte van lig, is die mate van verstrooiing nie meer afhanklik van die golflengte nie. Sulke verskynsels kan die lig dus nie in verskillende kleure skei nie. Dit kan gesien word in 'n wolk (die waterdruppels is groter as die golflengte van lig) wat in die dag wit voorkom. Ander voorbeelde sluit in suiker, sout en melk.