ÎMPRĂŞTIEREA LUMINII

19:11 0 Comments

La interacţiunea undelor de lumină cu substanţa, sarcinile electrice din atomii şi moleculele acesteia vor efectua sub acţiunea cîmpului electric variabil E al undei electromagnetice oscilaţii forţate cu aceeaşi frecvenţă ca şi vectorul E. Din această cauză particulele încărcate ale substanţei devin centre de unde sferice secundare care se propagă în direcţii arbitrare. Astfel, o parte din energia undei de lumină este absorbită de către substanţă, iar mai apoi emisă de către particulele ei, fiind împrăştiată în toate direcţiile posibile.
împrăştierea luminii se mai produce şi în cazul reflexiei şi refracţiei luminii pe marginile particulelor de dimensiuni foarte mici (comparabile cu lungimea de undă) din mediul prin care ea se propagă. Dacă însă mediul transparent este omogen, fenomenul de împrăştiere a luminii practic nu se observă. Aceasta se explică prin faptul că undele secundare coerente emise de particulele încărcate ale mediului interferă, iar ca rezultat se neutralizează reciproc în toate direcţiile, în afară de direcţia de propagare a luminii transmise.
Efectele împrăştierii luminii pot fi observate cu ajutorul unei experienţe simple. într-o cuvă de sticlă de formă alungită plină cu apă introducem cîteva picături de lapte şi direcţionăm prin acest mediu un flux îngust de lumină. Privind lateral, vom observa lumina împrăştiată de o culoare cu nuanţă mai albăstrie decît a sursei de lumină, iar lumina care traversează cuva de-a lungul ei va avea o culoare de nuanţă roşiatică.
Verifîcaţi-vă cunoştinţele
1. Care este esenţa fenomenului de împrăştiere a luminii?
2. De ce în mediile transparente omogene nu se observă împrăştierea luminii?
Aceasta se explică prin faptul că undele de lumină cu diferite lungimi de undă sînt împrăştiate în mod diferit. După cum a demonstrat fizicianul şi matematicianul englez John William Strutt (lordul Rayleigh) (1842-1919), intensitatea luminii împrăştiate este invers proporţională cu lungimea de undă la puterea a patra
I = (3.32)
Din (3.32) rezultă că undele de lumină din spectrul vizibil cu lungimi de undă mai mici sînt împrăştiate mai puternic decît cele cu lungimi de undă mai mari.
împrăştierea Rayleigh are loc atunci cînd lumina trece prin medii solide sau lichide transparente, însă cel mai bine se observă în gaze. Datorită împrăştierii Rayleigh a luminii solare pe moleculele atmosferei terestre, cerul este văzut albastru. într-adevăr, razele din partea roşie a spectrului luminii solare, fiind împrăştiate mai puţin, ajung la Pămînt şi sînt absorbite, iar cele din partea albastră se acumulează în atmosferă datorită împrăştierii puternice, dînd cerului culoarea albastră.
împrăştierea Rayleigh explică şi culoarea discului solar. La amiază, lumina albă care vine de la Soare, datorită împrăştierii, pierde în atmosfera terestră o parte din razele ei violete şi albastre, iar discul solar se vede de culoare galbenă-aurie. La răsăritul şi apusul Soarelui, cînd drumul parcurs de razele solare prin atmosferă este mai mare, împrăştierea razelor albastre devine şi mai puternică, astfel încît discul solar pare de culoare roşie-portocalie.
3. Cum depinde intensitatea luminii împrăştiate de lungimea ei de undă?
4. Cum se explică culoarea albastră a cerului? Dar a discului solar în diferite perioade ale zilei?