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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.

La intensidad de la dispersión de Rayleigh depende en gran medida de la longitud de onda de la luz, siguiendo una ley de cuarta potencia inversa: [latex]I \propto \lambda^{-4}[/latex]. Esto significa que la luz azul (con una longitud de onda más corta, ~475 nm) se dispersa aproximadamente 16 veces más intensamente que la luz roja (~700 nm) por las moléculas de gas en la atmósfera. Cuando miramos al cielo lejos de la luz solar directa, nuestros ojos perciben esta luz azul dispersa proveniente de todas direcciones. Por el contrario, cuando el sol está cerca del horizonte al amanecer o al atardecer, su luz debe recorrer una trayectoria mucho más larga en la atmósfera para llegar al observador. Para entonces, la mayor parte de la luz azul y verde se ha dispersado fuera de la línea de visión directa, dejando que se vean los tonos naranjas y rojos de mayor longitud de onda. Este mismo principio explica por qué las nubes o montañas distantes pueden parecer azuladas. La dispersión de Rayleigh es distinta de la dispersión de Mie, que es causada por partículas de un tamaño comparable o mayor que la longitud de onda de la luz (como las gotas de agua en las nubes) y no depende en gran medida de la longitud de onda, razón por la cual las nubes aparecen blancas.

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
  • Comunicaciones por fibra óptica (como fuente de pérdidas)
  • 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

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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

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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)

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