پراکندگی ریلی

پرسش:

پراکندگی ریلی در کجا میتونیم ببینیم به چه دلیل؟

پاسخ:

با پراکندگی روزمره بسیار سروکار داریم ولی واقعیت این است که توصیف کامل آن بسیار پیچیده است.

ابتدا در پاسخ با پرسش شما، نمونه واضح پراکندگی ریلی در زندگی روزمره، همان آبی آسمان است. نور خورشید به ملکول‌های هوا برخورد می‌کند. فرکانس نور حدود 10 به توان 14 هرتز است که بارهای مثبت و منفی در پاسخ به میدان الکتریک نور، با این فرکانس به نوسان در می‌آیند. این نوسان منجر به نوسان دوقطبی می‌شود و این دوقطبی‌ها در جهت عمود بر محور دوقطبی‌ها تابش می‌کنند. به همین علت این نور قطبیده است و اگر با یک قطبشگر به آسمان نگاه کنیم در راستای مناسب، نور آسمان را کمی قطبیده می‌بینیم چون در جهت راستای محور دوقطبی تابشی نیست.

وقتی که آب زلالی را در نظر بگیریم نور لیزر در آن شکست پیدا می‌کند و بدون پراکندگی از آن خارج می‌شود. یعنی اگر در جهت عمود بر تابش به درون آب نگاه کنیم نور را نمی‌بینیم. ولی اگر مثلا آب را مرتب به هم بزنیم تا در آن حباب‌های ریزی ایجاد شود، حالا مسیر نور را می‌بینیم. از نظر هندسی می‌شود تجسم کرد که نور به حباب هوا می‌رسد و بسته به زاویه تابش و موقعیت حباب در جهتی نور بازتاب می‌کند. ولی اگر این پراکننده‌ها خیلی ریز باشند وضعیت به این سادگی هندسی قابل توصیف نیست و می‌توانیم از همان ارتعاش بارهای مثبت و منفی و نوسان دوقطبی بهره بگیریم.

در یک سطح صیقلی نور لیزر بدون پراکندگی بازتاب می‌کند ولی در صورتی که مات باشد بسته به میزان ماتی آن، ممکن است مقداری نور را بازتاب در جهت آینه‌ای بکند و بخشی هم به صورت پراکنده بازتاب می‌شود. بازتاب پراکنده یا بازتاب پخشیده نیز نوعی پراکندگی از سطح است. اگر سطح صیقلی باشد دوقطبی‌های نوسانی فقط در راستای آینه‌ای تابش می‌کنند و اگر سطح مات باشد بسته به میزان ماتی در جهات دیگر، البته بجز جهت راستای محور دوقطبی تابش می‌کنند. ما در عمل سطح ایده آل بدون پراکندگی از یک سو و سطح ایده آل پراکننده کامل نداریم. اگر یک آینه را خیلی تمیز کنید که هیچ عامل پراکندگی روی آن نباشد، باز هم لکه لیزر را در شرایط مناسب روی سطح می‌بینیم که به معنی آن است که در جهات دیگر هم نور بازگشته است.

جالب است که عوامل پراکننده ممکن است جذبی یا غیرجذبی باشند. مثلا اگر آب را به هم بزنیم حباب‌های هوا بدون جذب نور پراکندگی ایجاد می‌کنند ولی اگر مثلا در آب چای بریزیم عوامل پراکندگی جاذب نور هستند و مانع گذر نور می‌شوند.