پراکندگی نور

وقتی نور از محیطی حاوی ذرات پراکننده عبور می کند انتظار می رود که با برخورد با ذرات پراکنده شود. نور پراکنده شده می تواند جهت  انتظار اولیه داشته باشد. از میان این جهت ها ممکن است بخشی از نور به سمت منبع پراکنده شود که به معنی این است که زاویه پراکندگی صفر یا 360 درجه خواهد بود و برخی ممکن است در جهت انتشار پراکنده شوند که یعنی زاویه پراکندگی 180 درجه است.

هرچند بحث پراکندگی جزئیات زیادی دارد و شاید هنوز در مورد برخی ویژگی ها نمی توان با قطعیت نظر داد، ولی به طور ساده و خلاصه مطالب زیر در مورد پراکندگی سر نخی برای تعمق بیشتر است.

اگر ذرات پراکننده ابعاد کوچکی داشته باشند و این ابعاد از طول موج نور کمتر باشد پراکندگی ریلی اتفاق می افتد. در این پراکندگی، شدت نور پراکنده شده رو به جلو و رو به عقب تقریبا مساوی است و تفاوت چندانی نشان نمی دهد. از طرف دیگر این شدت به طول موج بستگی دارد به نحوی که نور آبی که طول موج کمتری از نور قرمز دارد، بیشتر پراکنده می شود. البته دقت کنید که در این نوع پراکندگی تغییری در طول موج پیش نمی آید و نور پراکنده شده همان طول موج اولیه را خواهد داشت و فقط شدت نور پراکنده شده برای هر طول موج فرق دارد. جالب است که این نتیجه بر اساس تابش دوقطبی حاصل شده است و مدل رفتار پراکندگی در الکترومغناطیس شاید به طور ساده ایجاد دوقطبی نوسانی توسط میدان الکتریک نوسانی نور و به ارتعاش درآوردن بارهای الکتریکی است. این دوقطبی ها تابش می کنند و این تابش فقط در راستای محور دوقطبی نمی تواند باشد و در جهت عمود بر محور دو قطبی می تواند تجربه شود. شدت نور پراکنده در راستای محور دوقطبی صفر است ولی عمود بر آن در زوایای مختلف نسبت به راستای نور تابیده به ذره پراکننده، به زاویه نسبت به این راستا بستگی دارد. شدت در این حالت متناسب است با 1 + cos²θ که از این رابطه می بینیم که پراکندگی رو به جلو و عقب شدت یکسانی دارند و بیشترین شدت خواهد بود و در زوایای دیگر شدت کمتر است. جالب است که با تاباندن نور به یک لیوان آب حاوی ذرات پراکننده به خوبی این روابط را می بینیم و بخصوص رفتار قطبشی ناشی از تابش و راستای ارتعاش دوقطبی که قطبش نور پراکنده را مشخص می کند به نحوی ما را داخل ساختار و دوقطبی ها می برد و می بینیم که چقدر این نوشته ها واقعی هستند.

پراکندگی از ذرات درشت تر اتفاق می افتد و به همین خاطر نوسانات و ارتعاش ها در بخش های مختلف ذره پیش می آید و ارتباط فازی بین آنها قطع می شود و در نتیجه وابستگی طول موجی هم از دست می رود. در عمل طول موج های مختلف پراکندگی مشابه دارند و نتیجه را سفید می بینیم مثل آنچه از ابر یا یک لیوان شیر می بینیم.

شدت نور پراکنده شده

همانطور که گفته شد پیچیدگی های زیادی در بحث پراکندگی است که امیدوارم با این توضیحات و اجرای برخی تجربه ها فضای خوبی برای تعمق بیشتر فراهم شود.