Hvad er elektromagnetisk spredning?

Elektromagnetisk spredning er den fysiske virkning af en elektromagnetisk bølge, såsom lys- eller radiobølger, der rammer et objekt. I stedet for at fortsætte i en lige linje, som lette bølger uhindret, bryder lyset eller sprænger af mikroskopiske strukturer i objektet. Elektromagnetisk spredning er ofte ansvarlig for udseendet af farve og har flere forskellige former.

I betragtning af nok viden om spredningspartikler og bølger er forudsigelse af, hvordan lys spredning er mulig. Processen kan også fungere omvendt, da videnskabelig observation af spredning kan give information om den indkommende bølge og de partikler, der spreder den. Undersøgelsen af ​​spredning har ført til vigtige fremskridt på flere områder, herunder computergenererede billeder, radar og medicinsk teknologi.

Hvorfor himlen er blå er et populært spørgsmål, der kan forklares ved elektromagnetisk spredning. Rayleigh -spredning er baseret på eksperimenterne fra et tidligt 20. århundrede EnglIsh -videnskabsmand, John Strutt, den tredje baron af Rayleigh. Hans arbejde blev udført på spredningseffekterne af lette bølger på partikler, der er mindre end de indkommende bølger. Fordi blå har en kort bølgelængde, er den især modtagelig for spredning, da den hopper af gaspartikler i luften, der omgiver Jorden. Røde, gule og orange nuancer er meget længere bølgelængder, hvorfor de kun er synlige på himlen, når de ser nær eller ved solen.

På grund af den lille størrelse af spredningspartikler i Rayleigh -spredning betragtes formen på partiklerne ikke betragtet som signifikant. Større spredningscentre er dækket af MIE -teorien om elektromagnetisk spredning, opkaldt efter den tyske fysiker Gustav Mie. Mie bestemte, at ændringer i farve og opacitet er determinant på størrelsen og formen på spredningscentret. Hans arbejde betragtes som særlig nyttigt til at forstå elektromagnetisk scattering gennem hazes eller skyer.

Både Rayleigh og Mies løsninger betragtes som elastisk, hvilket betyder, at spredningen af ​​bølger ikke svækker deres energi markant. Flere andre former, der beskæftiger sig med energiforskift på grund af elektromagnetisk spredning, findes også, herunder Brillouin, Raman og Compton -spredning. Compton -spredning betragtes som særlig vigtig, da det giver bevis for, at lys kan have egenskaber ved både en bølge og en strøm af partikler. Inelastisk elektromagnetisk spredning bruges på flere felter, herunder astrofysik, røntgenteknologi og til at måle den elastiske respons ved levende væv.

Elektromagnetisk spredning er på sit grundlag et simpelt koncept, der er synligt i situationer hver dag. Den videnskabelige undersøgelse af spredning er ekstremt kompleks, og selv de forskellige løsninger, der er anført ovenfor, forklarer ikke fuldt ud virkningerne og resultaterne af alle spredningssituationer. Hvad der er blevet opdaget har ført til enorm videnskabelig innovation inden for billedsprogChniques, såvel som at lade os til sidst forstå, hvorfor himlen er blå.