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Dispersión de Rayleigh y cielo azul

1871
  • John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh
Cielo azul que ilustra la dispersión Rayleigh en óptica y física.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Rayleigh La dispersión es la dispersión elástica de la luz por partículas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Este fenómeno es responsable del color azul del cielo diurno. Las longitudes de onda azules más cortas de la luz solar se dispersan con mayor eficacia por las moléculas de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera que las longitudes de onda rojas más largas, lo que hace que el cielo parezca azul desde la perspectiva de un observador.

The intensity of Rayleigh scattering is strongly dependent on the wavelength of the light, following an inverse fourth-power law: [latex]I \\propto \\lambda^{-4}[/latex]. This means that blue light (with a shorter wavelength, ~475 nm) is scattered about 16 times more intensely than red light (~700 nm) by the gas molecules in the atmosphere. When we look at the sky away from the direct sun, our eyes perceive this scattered blue light coming from all directions. Conversely, when the sun is near the horizon at sunrise or sunset, its light must travel through a much longer path in the atmosphere to reach the observer. By the time it does, most of the blue and green light has been scattered away from the direct line of sight, leaving the longer-wavelength oranges and reds to be seen. This same principle explains why distant clouds or mountains can appear bluish. Rayleigh scattering is distinct from Mie scattering, which is caused by particles of a size comparable to or larger than the wavelength of light (like water droplets in clouds) and is not strongly wavelength-dependent, which is why clouds appear white.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Óptica

Tipo

Fenómeno físico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Los experimentos de John Tyndall sobre la dispersión de la luz por aerosoles (el efecto Tyndall)
  • La teoría del electromagnetismo de James Clerk Maxwell
  • La teoría ondulatoria de la luz de Augustin-Jean Fresnel.
  • comprensión de la composición de la atmósfera terrestre

Aplicaciones

  • espectrofotometría
  • fibra óptico comunicaciones (como fuente de pérdida)
  • teledetección y lidar
  • Gráficos de computadora para una representación atmosférica realista
  • nefelometría (medición de la concentración de partículas en líquidos/gases)
  • Explicación de los colores del atardecer y el amanecer.

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Vidrio inteligente que ajusta dinámicamente sus propiedades de dispersión para controlar la luz y el calor.
  • Materiales de camuflaje avanzados que imitan la dispersión atmosférica para lograr invisibilidad.
  • pollutant sensors that detect specific nanoparticles by their unique scattering signatures
  • Técnicas de imágenes médicas que utilizan luz dispersa para analizar el tejido a nivel celular.
  • Fibras ópticas de pérdida ultrabaja diseñadas para minimizar la dispersión de Rayleigh
  • Pantallas holográficas que crean efectos atmosféricos realistas en 3D
  • Películas agrícolas que dispersan la luz azul para promover patrones específicos de crecimiento de las plantas.
  • Cristales fotónicos diseñados para controlar la dispersión de la luz para la computación avanzada
  • artificially generated ‘blue skies’ for windowless environments using nanoparticle suspensions
  • Sistemas de análisis atmosférico basados ​​en drones que utilizan mediciones de dispersión de múltiples longitudes de onda
Relacionado con: Dispersión de Rayleigh, cielo azul, óptica atmosférica, dispersión de la luz, longitud de onda, radiación electromagnética, nitrógeno, oxígeno, Lord Rayleigh, color del atardecer.

Contexto histórico

Dispersión de Rayleigh y cielo azul

1861
1865
1869
1871
1876
1877
1880
1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880
1882-01-01

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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