تبعثر ريليه
تبعثر ريليه هو أحد أنواع التبعثر سمي على اسم الفيزيائي البريطاني جون وليم ريليه وهو تبعثر مرن للضوء أو أي أشعة كهرومغناطيسية أخرى يتبعثر نتيجة تأثير جسيمات أصغر من الطول الموجي للضوء. يمكن أن تكون هذه الجسيمات إما ذرات مستقلة أو جزيئات. يمكن أن يحدث هذا التبعثر عند انتقال الضوء في وسط شفاف صلب أو سائل، لكن أغلب حالات يحدث في الغازات. تبعثر ريليه هو تابع قابلية الاستقطاب الكهربائية للجسيمات.
يتسبب تبعثر ريليه لضوء الشمس في الغلاف الجوي ظاهرة النشر الإشعاعي للسماء، وهو السبب الرئيسي للون الأزرق للسماء واللون المصفر للشمس.
يتم حساب التبعثر الناتج عن جسيمات أكبر قليلاً أو مساوية للطول الموجي عن طريق نظرية ماي.
يتميز حجم الجزيئات المبعثرة بالنسبة "x" للسمة البعدية "r" والطول الموجي "λ":
يعرف تبعثر ريليه كتبعثر في الجزيئات الصغيرة ضمن المجال .
في حين أن التبعثر ذو الجسيمات الأكبر من 1 يتم حسابه عن طريق نظرية تبعثر ماي، وفي حالة كان "x" أصغر من 1 يتم تقريب نظرية ماي لتبعثر ريليه.
كمية تبعثر ريليه الناتج عن منبع ضوئي تعتمد على حجم الجسيمات والطول الموجي للضوء، وتتناسب شدة الضوء المتبعثر طردياً مع حجم الجسيمات مرفوع إلى القوة السادسة و عكسياً مع الطول الموجي مرفوع إلى القوة الرابعة. وباالتالي يمكن أن نكتب بأن شدة الضوء المتبعثر "I" من جسيم صغير ناتج عن منبع ضوئي غير مستقطب بشدة "I" وطول موجي "λ" يعطى بالعلاقة:
حيث:
يعطى تبعثر ريليه خلال مقطع الامتصاص بالعلاقة:
يحدث تبعثر ريليه نتيجة الجزيئات، ويتأثر التبعثر هنا بالشحنة الكهربائية للجزئيات "α" والتي تصف مقدار الشحنة الكهربائية للجزيء والتي تتحرك ضمن حقل كهربائي، تعطى علاقة شدة تبعثر ريليه لجزيء واحد :
يمكن التعبير عن تبعثر ريليه لجسيم وحيد باستخدام مقطع الامتصاص σ . فعلى سبيل المثال المكون الأساسي للغلاف الجوي الأرضي له مقطع امتصاص ريليه يعادل 5.1X10 متر عند الطول الموجي 532 نانومتر
يحتل تبعثر ريليه أهمية كبيرة لحساب التبعثر ضمن الألياف البصرية. تعتبر ألياف السيلكا مواد مشوبة وبالتالي فهي ذات كثافة متغيرة ضمن المقياس الميكروي، يسبب التغير بالكثافة ازدياد النقص بالكاقة نتيجة التبعثر ضمن الألياف ويحسب معامل فقدان هذه الطاقة حسب المعادلة التالية: