Dispersión de Rayleigh
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Dispersión de Rayleigh. Es un fenómeno óptico que se refiere a la dispersión de la luz causada por las moléculas del aire, y se puede ampliar a la dispersión por partículas de hasta aproximadamente una décima parte de la longitud de onda de la luz. Ocurre cuando la luz viaja por sólidos y líquidos transparentes, pero se ve con mayor frecuencia en los gases, poco antes del amanecer o algo después del atardecer.
Intensidad de luz dispersada
Rayleigh (físico–matemático inglés) describió en 1981 que cuando la luz es dispersada por las pequeñas moléculas del aire, estas lo hacen de forma selectiva. La intensidad de luz dispersada por ellas es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda. O dicho de otro modo, el aire (limpio) dispersa de forma más eficiente las longitudes de onda azules que las infrarrojas. El resultado es que a un observador en la tierra, y fuera de la visión directa del sol, le llega más intensidad del espectro visible en la gama de los azules: el cielo, o mejor dicho, la atmósfera aparece como azul.
Es la dispersión de Rayleigh de las moléculas del aire, la que da el cielo azul. Lord Rayleigh calculó que, la intensidad dispersada por los dispersores dipolares mucho más pequeños que la longitud de onda es:
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Donde N, es el número de dispersiones; α, la polarizabilidad; R, distancia de las dispersiones y λ, longitud de onda de la luz.
Cielo azul
El color azul del cielo, está causado por la dispersión que producen las moléculas de la atmósfera sobre la luz solar. Esta dispersión llamada dispersión de Rayleigh, es más efectiva a longitudes de onda corta (extremo azul del espectro visible). Por lo tanto, la luz dispersada a la Tierra con un ángulo grande respecto a la dirección de la luz del sol, está predominantemente en el extremo azul del espectro.
Cuando la luz del Sol atraviesa la atmósfera para llegar hasta el ser humano, la mayor parte de la luz roja, anaranjada y amarilla (longitudes de onda largas) pasa sin ser casi afectada. Sin embargo, buena parte de la luz de longitudes de onda más cortas es dispersada por las moléculas gaseosas del aire. A cualquier parte del cielo que se mire, se está viendo algo de esa luz dispersada, que es azul, y por eso el cielo es de ese color. En cambio, la luz que llega directamente del Sol perdió parte de su color azul, por eso el Sol se ve amarillento.
Características
La dispersión de Rayleigh puede ser considerada como dispersión elástica, ya que las energías de los fotones dispersos no son cambiadas. La dispersión en la que los fotones dispersados tienen mayores o menores energías, se denomina dispersión de Raman.
Por lo general, este tipo de dispersión implica la excitación de algún modo vibracional de las moléculas, dando una menor energía de fotones dispersados, o dispersando fuera un estado vibracional excitado de molécula, que añade su energía de vibración al fotón incidente.
Fuentes
- ¿Por qué el cielo es azul?, por Sergio A. Cellone. Disponible en: http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~scellone/Divul/CieloAzul/CieloAzul.html. Consultado el 21 de febrero de 2013.
- Dispersión de Rayleigh. Disponible en: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/atmos/blusky.html. Consultado el 21 de febrero de 2013.
- Mirando al cielo: fenómenos ópticos atmosféricos. Disponible en: http://www.tiempo.com/ram/224/mirando-al-cielo-fenomenos-opticos-atmosfericos-y-ii/. Consultado el 21 de febrero de 2013.
