Sa buong kasaysayan, ang mga tao ay nakadama ng malalim na paghanga sa kalangitan, hindi lamang sa mga gabing nagmumuni-muni na pumukaw ng mga eksistensyal na pagmumuni-muni, kundi pati na rin sa mga oras ng liwanag ng araw, kapag ito ay nagpapakita ng makulay na spectrum ng mga kulay. Sa ilang mga punto sa ating buhay, lahat tayo ay nagtataka kung bakit lumilitaw na asul ang langit o kung bakit ito nagiging kulay kahel at pula sa paglubog ng araw. Ang tanong na ito ay unang nalutas ni Lord Rayleigh, na kilala rin bilang John William Strutt, isang mathematician na gumawa ng pagtuklas na ito noong huling bahagi ng ika-19 na siglo.
Sa artikulong ito ipapaliwanag namin sa iyo ang Epekto ni Rayleigh, ang mga katangian nito at kung bakit asul ang langit.
Epekto ni Rayleigh
Ang Araw ay naglalabas ng malawak na hanay ng electromagnetic radiation, kabilang ang nakikitang liwanag, na karaniwang kilala bilang puting liwanag. Kapansin-pansin, ang puting liwanag ay talagang kumbinasyon ng lahat ng kulay ng bahaghari, na ang violet ang pinakamaikling wavelength at pula ang pinakamahaba. Bilang Ang liwanag ng araw ay naglalakbay sa kapaligiran, na nakikipag-ugnayan sa iba't ibang mga sangkap tulad ng mga gas, solidong particle at mga molekula ng tubig. Kapag ang mga particle na ito ay mas maliit sa ikasampu ng isang micrometer, nagiging sanhi sila ng pagkalat ng puting liwanag sa lahat ng direksyon, na may higit na diin sa asul na liwanag.
Ang kagustuhang ito para sa asul na liwanag ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng dispersion coefficient, na kinakalkula gamit ang formula 1/λ4, kung saan ang λ ay kumakatawan sa wavelength. Dahil ang violet at asul na liwanag ay may pinakamaikling wavelength sa nakikitang spectrum, gumagawa sila ng pinakamataas na quotient kapag pinalitan sa formula, na . Ang phenomenon na ito ay karaniwang kilala bilang Rayleigh scattering.
Bilang resulta, ang mga nakakalat na sinag ay sumasalubong sa mga particle ng gas na gumaganap bilang isang mapanimdim na ibabaw, na nagiging sanhi ng mga ito upang yumuko muli at palakasin ang kanilang lakas.
Bakit asul ang langit?
Kung isasaalang-alang ang impormasyong nabanggit sa itaas, maaaring asahan ng isang tao na ang langit ay lilitaw na lila sa halip na asul dahil sa mas maikli nitong wavelength. Gayunpaman, hindi ito ang kaso dahil ang mata ng tao ay hindi masyadong sensitibo sa kulay na violet. Bukod sa, Ang nakikitang liwanag ay talagang naglalaman ng mas mataas na proporsyon ng asul na wavelength radiation kaysa sa violet.
Sa mga kaso kung saan ang mga particle ay lumampas sa haba ng daluyong sa laki, hindi nangyayari ang pagkakaiba-iba ng pagkakalat. Sa halip, ang lahat ng bahagi ng puting ilaw ay pantay na nakakalat. Ipinapaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ang puting anyo ng mga ulap, dahil ang mga patak ng tubig na bumubuo sa kanila ay lumampas sa ikasampung bahagi ng isang micrometer ang lapad. Gayunpaman, kapag ang mga patak ng tubig na ito ay naging siksik, hindi makadaan sa kanila ang liwanag, na nagreresulta sa isang kulay-abo na hitsura na nauugnay sa malawak na takip ng ulap.
Gayunpaman, dapat itong kilalanin na ang kalangitan ay hindi nagpapanatili ng isang palaging asul na kulay. Bilang isang resulta, ang kababalaghan ng Rayleigh scattering ay hindi ganap na nagpapaliwanag ng pagkakaroon ng iba't ibang kulay ng pula sa pagsikat at paglubog ng araw. Gayunpaman, mayroong isang paliwanag para sa katotohanang ito.
Habang lumulubog ang Araw at pumapasok sa yugto ng takip-silim, ang posisyon nito sa abot-tanaw ay nagiging sanhi ng paglakbay ng liwanag sa mas malaking distansya upang maabot tayo, na hindi na patayo. Ang pagbabagong ito sa anggulo ay nagreresulta sa mas mababang saklaw, na nagiging sanhi ng pagkalat ng asul na ilaw bago makarating sa ating mga mata. Sa halip, . Mahalagang tandaan na ang Rayleigh scattering ay patuloy na nagaganap, ngunit sa ibang lokasyon sa loob ng atmospera kaysa sa kung saan ang Araw ay nasa zenith nito.
kasaysayan
Sa buong kasaysayan, ang kalangitan ay nakakuha ng ating pansin sa araw at sa gabi. Nagsilbi itong canvas para gumala ang ating imahinasyon. natural, kuryusidad at siyentipikong pananaliksik ay hindi naging exempt mula sa pagkahumaling na ito. Tulad ng iba pang pang-araw-araw na phenomena, tulad ng pagbabago ng kulay ng mga dahon o pinagmulan ng ulan, sinubukan ng mga mananaliksik na tuklasin ang mga misteryo ng kalangitan. Sa halip na bawasan ang mystical appeal nito, ang mga pagtuklas nito ay nagpalalim lamang ng ating pang-unawa at paghanga.
Sa panahon ng kanyang infrared na mga eksperimento noong 1869, natisod ni Rayleigh ang isang hindi inaasahang paghahanap: ang liwanag na nakakalat ng maliliit na particle ay may banayad na asul na tint. Ito ay humantong sa kanya upang isipin na ang isang katulad na pagkakalat ng sikat ng araw ay responsable para sa asul na kulay ng kalangitan. Gayunpaman, hindi niya lubos na maipaliwanag kung bakit mas pinipili ang asul na liwanag o kung bakit napakatindi ng kulay ng kalangitan, anupat pinaniniwalaan na ang alikabok sa atmospera ang tanging paliwanag.
Ang kanyang groundbreaking na gawain sa kulay at polariseysyon ng liwanag mula sa kalangitan ay nai-publish noong 1871. Ang kanyang layunin ay sukatin ang epekto ng Tyndall sa mga patak ng tubig sa pamamagitan ng pagsukat ng pagkakaroon ng maliliit na particle at ang kanilang mga refractive index. Batay sa naunang patunay ni James Clerk Maxwell ng electromagnetic na kalikasan ng liwanag, ipinakita ni Rayleigh noong 1881 na ang kanyang mga equation ay sumunod mula sa electromagnetism. Pinalawak ang kanyang mga natuklasan noong 1899, pinalawak niya ang aplikasyon sa mga indibidwal na molekula, pinapalitan ang mga terminong nauugnay sa mga volume ng particle at mga refractive na indeks ng mga tuntunin ng molecular polarizability.
Pagpapakalat sa mga porous na materyales
Ang mga porous na materyales ay may kakayahang magpakita ng Rayleigh-type scattering, na sumusunod sa isang λ-4 na scattering pattern. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay partikular na maliwanag sa mga nanoporous na materyales, kung saan mayroong isang makabuluhang kaibahan sa refractive index sa pagitan ng mga pores at ang mga solidong bahagi ng sintered alumina. Bilang resulta, ang liwanag na nakakalat nagiging hindi kapani-paniwalang matindi, na nagiging sanhi ng pagbabago ng direksyon ng humigit-kumulang bawat limang micrometer.
Ang kahanga-hangang pag-uugali ng pagpapakalat na ito ay maiugnay sa natatanging nanoporous na istraktura na nakamit sa pamamagitan ng proseso ng sintering, na kinabibilangan ng paggamit ng monodispersive alumina powder upang lumikha ng isang makitid na pamamahagi ng mga laki ng butas, karaniwang sa paligid ng 70 nm.
