Was ist rayleigh streuung?

Rayleigh-Streuung

Die Rayleigh-Streuung ist die elastische Streuung elektromagnetischer Strahlung (einschließlich Licht) an Teilchen einer Wellenlänge, die deutlich kleiner ist als die Wellenlänge der Strahlung. Sie ist nach dem britischen Physiker Lord Rayleigh benannt, der als erster das Phänomen mathematisch beschrieb.

Kernpunkte:

• Elastische Streuung: Die Energie (und damit die Wellenlänge und Frequenz) der Photonen bleibt bei der Streuung erhalten. Im Gegensatz dazu steht die inelastische Streuung (z.B. Raman-Streuung), bei der Energie ausgetauscht wird. Weitere Details zu diesem Thema finden Sie unter Elastische%20Streuung.

• Teilchengröße: Die Rayleigh-Streuung tritt auf, wenn die Teilchen, an denen das Licht gestreut wird, viel kleiner sind als die Wellenlänge des Lichts. Eine Faustregel besagt, dass der Teilchendurchmesser weniger als etwa 1/10 der Wellenlänge betragen sollte.

• Wellenlängenabhängigkeit: Die Intensität der Rayleigh-Streuung ist umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Wellenlänge (λ⁻⁴). Das bedeutet, dass kurzwelliges Licht (z.B. blaues Licht) viel stärker gestreut wird als langwelliges Licht (z.B. rotes Licht). Diese starke Abhängigkeit erklärt die blaue Farbe des Himmels und die rötliche Farbe von Sonnenaufgängen und Sonnenuntergängen. Für weiterführende Informationen siehe Wellenlänge.

• Polarisation: Rayleigh-Streuung kann auch polarisiertes Licht erzeugen, selbst wenn das einfallende Licht unpolarisiert ist. Näheres zum Thema Polarisation.

Anwendungen:

• Atmosphärische Optik: Erklärung der blauen Himmelsfarbe und roter Sonnenuntergänge.
• Partikelgrößenbestimmung: Ermittlung der Größe sehr kleiner Partikel in Suspensionen.
• Optische Fasern: Rayleigh-Streuung ist eine der Hauptursachen für Signalverluste in optischen Fasern.