Sepanjang sejarah, manusia telah merasakan kekaguman yang mendalam terhadap langit, bukan sahaja semasa malam renungan yang menimbulkan pantulan kewujudan, tetapi juga pada waktu siang, apabila ia membentangkan spektrum warna yang bersemangat. Pada satu ketika dalam hidup kita, kita semua tertanya-tanya mengapa langit kelihatan biru atau mengapa ia bertukar warna oren dan merah semasa matahari terbenam. Soalan ini pada mulanya diselesaikan oleh Lord Rayleigh, juga dikenali sebagai John William Strutt, seorang ahli matematik yang membuat penemuan ini pada akhir abad ke-19.
Dalam artikel ini kami akan menerangkan kepada anda tentang Kesan Rayleigh, ciri-cirinya dan mengapa langit berwarna biru.
Kesan Rayleigh
Matahari memancarkan pelbagai jenis sinaran elektromagnet, termasuk cahaya yang boleh dilihat, biasanya dikenali sebagai cahaya putih. Menariknya, cahaya putih sebenarnya adalah gabungan semua warna pelangi, dengan ungu sebagai panjang gelombang terpendek dan merah paling panjang. Sebagai Cahaya matahari bergerak melalui atmosfera, berinteraksi dengan pelbagai bahan seperti gas, zarah pepejal dan molekul air. Apabila zarah ini lebih kecil daripada sepersepuluh mikrometer, ia menyebabkan penyerakan cahaya putih ke semua arah, dengan penekanan yang lebih besar pada cahaya biru.
Keutamaan untuk cahaya biru ini boleh dijelaskan oleh pekali penyebaran, yang dikira dengan formula 1/λ4, di mana λ mewakili panjang gelombang. Oleh kerana cahaya ungu dan biru mempunyai panjang gelombang terpendek dalam spektrum yang boleh dilihat, ia menghasilkan nisbah tertinggi apabila digantikan ke dalam formula, yang membawa kepada kebarangkalian penyebaran yang lebih tinggi. Fenomena ini biasanya dikenali sebagai hamburan Rayleigh.
Akibatnya, sinaran yang bertaburan bersilang dengan zarah gas yang berfungsi sebagai permukaan pemantul, menyebabkan ia bengkok sekali lagi dan menguatkan kekuatannya.
Kenapa langit biru?
Memandangkan maklumat yang disebutkan di atas, seseorang mungkin menjangkakan langit kelihatan ungu dan bukannya biru kerana panjang gelombangnya yang lebih pendek. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku kerana mata manusia tidak begitu sensitif terhadap warna ungu. selain itu, Cahaya yang boleh dilihat sebenarnya mengandungi bahagian sinaran panjang gelombang biru yang lebih tinggi daripada ungu.
Dalam kes di mana zarah melebihi saiz panjang gelombang, serakan pembezaan tidak berlaku. Sebaliknya, semua komponen cahaya putih tersebar sama. Fenomena ini menerangkan rupa putih awan, kerana titisan air yang membentuknya melebihi sepersepuluh mikrometer diameter. Walau bagaimanapun, apabila titisan air ini menjadi padat, cahaya tidak boleh melaluinya, mengakibatkan penampilan kelabu yang dikaitkan dengan litupan awan yang luas.
Walau bagaimanapun, ia mesti diakui bahawa langit tidak mengekalkan warna biru yang berterusan. Akibatnya, fenomena hamburan Rayleigh tidak menjelaskan sepenuhnya kehadiran pelbagai warna merah semasa matahari terbit dan terbenam. Walau bagaimanapun, terdapat penjelasan untuk fakta ini.
Apabila Matahari terbenam dan memasuki fasa senja, kedudukannya di ufuk menyebabkan cahaya bergerak lebih jauh untuk sampai kepada kita, tidak lagi berserenjang. Perubahan sudut ini mengakibatkan insiden yang lebih rendah, menyebabkan cahaya biru tersebar sebelum sampai ke mata kita. Sebaliknya, Panjang gelombang yang lebih panjang mendominasi, menjelma sebagai ton kemerahan. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa penyebaran Rayleigh terus berlaku, tetapi di lokasi yang berbeza dalam atmosfera di mana Matahari berada di puncaknya.
sejarah
Sepanjang sejarah, langit telah menarik perhatian kita pada waktu siang dan malam. Ia telah berfungsi sebagai kanvas untuk imaginasi kita mengembara. Sememangnya, rasa ingin tahu dan penyelidikan saintifik tidak terkecuali daripada daya tarikan ini. Seperti fenomena harian yang lain, seperti perubahan warna daun atau asal usul hujan, penyelidik telah cuba menemui misteri langit. Daripada mengurangkan daya tarikan mistiknya, penemuannya hanya memperdalam pemahaman dan kekaguman kita.
Semasa eksperimen inframerahnya pada tahun 1869, Rayleigh terjumpa penemuan yang tidak dijangka: cahaya yang bertaburan oleh zarah-zarah kecil mempunyai warna biru yang halus. Ini menyebabkan dia membuat spekulasi bahawa penyebaran cahaya matahari yang serupa bertanggungjawab untuk warna biru langit. Bagaimanapun, dia tidak dapat menjelaskan sepenuhnya mengapa cahaya biru diutamakan atau mengapa warna langit begitu pekat, menolak habuk atmosfera sebagai satu-satunya penjelasan.
Hasil kerja inovatif daripada Lord Rayleigh mengenai warna dan polarisasi cahaya dari langit diterbitkan pada tahun 1871. Objektif mereka adalah untuk mengukur kesan Tyndall dalam titisan air dengan mengukur kehadiran zarah kecil dan indeks biasan. Berdasarkan bukti awal James Clerk Maxwell tentang sifat elektromagnet cahaya, Rayleigh menunjukkan pada tahun 1881 bahawa persamaannya berasal daripada elektromagnetisme. Memperluas penemuannya pada tahun 1899, beliau memperluaskan aplikasi kepada molekul individu, menggantikan istilah yang berkaitan dengan isipadu zarah dan indeks biasan dengan istilah kebolehpolaran molekul.
Penyerakan dalam bahan berliang
Bahan berliang mempunyai keupayaan untuk mempamerkan serakan jenis Rayleigh, yang mengikut corak serakan λ-4. Fenomena ini amat ketara dalam bahan berliang nano, di mana terdapat perbezaan ketara dalam indeks biasan antara liang dan bahagian pepejal alumina tersinter. Akibatnya, Penyerakan cahaya menjadi sangat sengit, menyebabkan ia bertukar arah kira-kira setiap lima mikrometer.
Tingkah laku penyebaran yang luar biasa ini dikaitkan dengan struktur nanoporous unik yang dicapai melalui proses pensinteran, yang melibatkan penggunaan serbuk alumina monodispersif untuk mencipta taburan sempit saiz liang, biasanya sekitar 70 nm.
Saya berharap dengan maklumat ini anda boleh mengetahui lebih lanjut tentang kesan Rayleigh dan ciri-cirinya.