diffusione di Rayleigh
diffusione di Rayleigh
Processo fisico nel quale la luce (o altra radiazione elettromagnetica) è diffusa da piccole particelle approssimativamente sferiche. Lord John W. S. Rayleigh fu il primo a fornire un modello accurato del fenomeno. Condizione necessaria per poter applicare il modello di Rayleigh è che il diametro delle particelle diffondenti sia molto più piccolo (almeno un ordine di grandezza) della lunghezza d’onda della luce incidente. In queste condizioni la forma precisa delle particelle diffondenti non è importante, sicché queste possono essere immaginate come sfere di volume equivalente. La formula derivata da Rayleigh per l’intensità della luce diffusa (I) da una singola particella di diametro d a partire da una radiazione incidente monocromatica di intensità I0 e lunghezza d’onda λ è:
in cui n è l’indice di rifrazione del diffusore, θ l’angolo di diffusione, R la distanza rispetto al diffusore. La dipendenza dall’inverso della quarta potenza della lunghezza d’onda indica che la diffusione è molto più intensa per radiazioni di alta frequenza (piccola lunghezza d’onda). Nel campo della luce visibile questo comporta che le componenti blu della radiazione solare siano diffuse più efficacemente nell’atmosfera rispetto alle componenti giallo-rossastre, determinando il colore del cielo. Per la stessa ragione, guardando direttamente in direzione del Sole, le componenti giallo-rossastre della luce solare risultano preminenti rispetto alle componenti di maggiore frequenza che sono state diffuse fuori dal fascio incidente. Nel caso di particelle diffondenti di dimensioni comparabili o maggiori rispetto alla lunghezza d’onda della radiazione incidente, occorre far uso della teoria di Mie, di cui il modello di Rayleigh costituisce un caso limite.