Dispersion de la radiacion

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Este artículo trata sobre el fenómeno óptico. Para el fenómeno magnético, véase la ley de Rayleigh. Para la distribución estocástica, véase la distribución de Rayleigh. Para el efecto de la comunicación inalámbrica, véase el desvanecimiento de Rayleigh.
La dispersión de Rayleigh (/ˈreɪli/ RAY-lee), llamada así por el físico británico del siglo XIX Lord Rayleigh (John William Strutt),[1] es la dispersión predominantemente elástica de la luz u otra radiación electromagnética por partículas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la radiación. Para frecuencias de luz muy por debajo de la frecuencia de resonancia de la partícula que se dispersa (régimen de dispersión normal), la cantidad de dispersión es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda.
La dispersión de Rayleigh es el resultado de la polarizabilidad eléctrica de las partículas. El campo eléctrico oscilante de una onda luminosa actúa sobre las cargas de una partícula, haciendo que se muevan a la misma frecuencia. La partícula, por tanto, se convierte en un pequeño dipolo radiante cuya radiación vemos como luz dispersa. Las partículas pueden ser átomos o moléculas individuales; puede ocurrir cuando la luz viaja a través de sólidos y líquidos transparentes, pero se observa con mayor intensidad en los gases.

Dispersión de la puesta de sol

La dispersión de la radiación infrarroja de las nubes compuestas por gotas de agua esféricas se ha calculado mediante la teoría de Mie. Para longitudes de onda en el rango de 2,5 a 6 μ y para una dispersión de gran ángulo, la reflectividad efectiva se debe a una dispersión única en lugar de múltiple por parte de las gotas de agua. Esto es una consecuencia de la sección transversal de absorción bastante grande y del pico delantero en la sección transversal de dispersión diferencial. La reflectividad difusa efectiva en estas condiciones es del orden del 2% a λ = 2,7 μ y del 15% a λ = 4,3 μ para la dispersión a través de ángulos θ ≳ 60°.
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Wavelength (μ)2.73.54.36.3N11.2131.4231.3431.352N20.02520.01280.01080.0768σabs(10−6 cm2)0.5620.3850.2320. 755σscatt(10-6 cm2)1.4661.5321.7781.435σabs/σscatt0.3830.2510.1300.526xs = 2 πrs/λ12.49.67.75.3J(0), cf. Ec. (9c)745479390141.5Reflection coefficients:    Reflectividad difusa efectiva (90°) de la Ec. (15b)0,0200.1090.1570.0268 K(90°), cf. Ec. (4)0,01570.07090.05550.0228 R, cf. Ec. (3)0.009390.03050.02140.0234

Dispersión de nubes

Arriba: la parte real de una onda plana que viaja hacia arriba. Abajo: La parte real del campo tras insertar en la trayectoria de la onda plana un pequeño disco transparente de índice de refracción superior al índice del medio circundante. Este objeto dispersa parte del campo de ondas, aunque en cualquier punto individual, la frecuencia y la longitud de onda de la onda permanecen intactas.
En matemáticas y física, la teoría de la dispersión es un marco para estudiar y comprender la dispersión de ondas y partículas. La dispersión de ondas corresponde a la colisión y dispersión de una onda con algún objeto material, por ejemplo, la luz del sol dispersada por las gotas de lluvia para formar un arco iris. La dispersión también incluye la interacción de las bolas de billar en una mesa, la dispersión de Rutherford (o cambio de ángulo) de las partículas alfa por los núcleos de oro, la dispersión de Bragg (o difracción) de los electrones y los rayos X por un grupo de átomos, y la dispersión inelástica de un fragmento de fisión al atravesar una lámina delgada. Más concretamente, la dispersión consiste en el estudio de cómo las soluciones de las ecuaciones diferenciales parciales, que se propagan libremente “en el pasado lejano”, se juntan e interactúan entre sí o con una condición de contorno, y luego se propagan “hacia el futuro lejano”. El problema de la dispersión directa es el problema de determinar la distribución del flujo de radiación/partículas dispersadas basándose en las características del dispersor. El problema de la dispersión inversa es el problema de determinar las características de un objeto (por ejemplo, su forma, su constitución interna) a partir de los datos de medición de la radiación o las partículas dispersadas por el objeto.

Qué es la radiación de dispersión causada por

Sección transversal de radar monostática (RCS) de una esfera metálica perfectamente conductora en función de la frecuencia (calculada por la teoría de Mie). En el límite de dispersión Rayleigh de baja frecuencia, donde la circunferencia es menor que la longitud de onda, la RCS normalizada es σ/(πR2) ~ 9(kR)4. En el límite óptico de alta frecuencia σ/(πR2) ~ 1.
La solución de Mie de las ecuaciones de Maxwell (también conocida como solución de Lorenz-Mie, solución de Lorenz-Mie-Debye o dispersión de Mie) describe la dispersión de una onda plana electromagnética por una esfera homogénea. La solución adopta la forma de una serie infinita de ondas parciales multipolares esféricas. Recibe su nombre de Gustav Mie.
El término solución de Mie también se utiliza para las soluciones de las ecuaciones de Maxwell para la dispersión por esferas estratificadas o por cilindros infinitos, u otras geometrías en las que se pueden escribir ecuaciones separadas para la dependencia radial y angular de las soluciones. El término teoría de Mie se utiliza a veces para este conjunto de soluciones y métodos; no se refiere a una teoría o ley física independiente. En términos más generales, las fórmulas de “dispersión de Mie” son más útiles en situaciones en las que el tamaño de las partículas que se dispersan es comparable a la longitud de onda de la luz, y no mucho más pequeño o mucho más grande.

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