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Dispersión de la luz

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ID:(1538, 0)



Origen de la dispersión: scattering

Imagen

Partículas suspendidas en el agua tienen la capacidad de dispersar (=desviar) la luz. Por una parte bloquean la propagación en lo que se denomina la sombra tras el objeto que se da cada vez que el largo de onda es menor que el tamaño del objeto. Por otro lado lleva a difusión en los bordes que lleva a luz difusa detrás del objeto:

ID:(12482, 0)



Relevancia de la relación entre tamaño y largo de onda

Imagen

Cuando el objeto es algunas veces mas grande que el largo de onda se da la situación en que una onda electro mangánica puede generar polarizaciones dentro de la partícula lo que a su vez distorsiona la onda incidente. Este proceso lleva a la dispersión y el proceso en si se denomina scattering (scatter=dispersión, scattering=dispersando):

ID:(12483, 0)



Scattering en los océanos

Imagen

Si se mide el factor de scattering se ve que tiene el comportamiento predicho para lo que es la frecuencia de la luz. El factor eso si varia según el océanos lo cual se debe a la presencia de material en suspensión. Esto no ocurre en el agua dulce que en gran media no depende de del angulo.

ID:(12486, 0)



Coeficiente de atenuación total (absorción y scattering)

Imagen

Para efecto de modelar el sistema como un completo se pueden sumar las contribuciones de los procesos de absorción con los de scattering obteniendo un coeficiente de atenuación total:

Nota: la suma de todas las contribuciones sirve para estimar la atenuación de la luz que incide en forma directa. Sin embargo no se debe olvidar que la fracción atenuada por el scattering solo es desviada constituyendo una fuente de luz difusa que se continua propagando por el medio y que a su vez sufre absorción y scattering.

ID:(12489, 0)



Dispersión de la luz

Modelo

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\theta$
theta
Angulo polar
rad
$\alpha$
alpha
Coeficiente de absorción
1/m
$c_n$
c_n
Concentración de las moléculas
1/m^3
$I_0$
I_0
Flujo radiante angular de referencia
W/m^2
$I$
I
Flujo radiante angular del scattering de Rayleigh
W/m^2
$\lambda$
lambda
Largo de onda
m
$\alpha_e$
alpha_e
Polarizibilidad del medio
m^2
$\sigma_0$
sigma_0
Sección eficaz total
m^2

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones

Si se integra la intensidad del scattering de Rayleigh

$ I = I_0 \displaystyle\frac{8 \pi ^4 \alpha_e ^2}{ \lambda ^4} (1 + \cos^2 \theta )$



sobre el elemento del angulo

$ d\Omega = sin\theta d\theta d\phi$

\\n\\nse obtiene la secci n total\\n\\n

$\sigma_0 = I_0\displaystyle\frac{8\pi^4\alpha_e^2}{\lambda^4}\displaystyle\int_0^{2\pi}d\phi\displaystyle\int_0^{\pi}d\theta \sin\theta (1 + \cos\theta )$



que da

$ \sigma_0 = I_0 \displaystyle\frac{2^7 \pi ^5 \alpha_e ^2}{3 \lambda ^4}$

(ID 12485)


Ejemplos

Part culas suspendidas en el agua tienen la capacidad de dispersar (=desviar) la luz. Por una parte bloquean la propagaci n en lo que se denomina la sombra tras el objeto que se da cada vez que el largo de onda es menor que el tama o del objeto. Por otro lado lleva a difusi n en los bordes que lleva a luz difusa detr s del objeto:

(ID 12482)

Cuando el objeto es algunas veces mas grande que el largo de onda se da la situaci n en que una onda electro mang nica puede generar polarizaciones dentro de la part cula lo que a su vez distorsiona la onda incidente. Este proceso lleva a la dispersi n y el proceso en si se denomina scattering (scatter=dispersi n, scattering=dispersando):

(ID 12483)

Si se mide el factor de scattering se ve que tiene el comportamiento predicho para lo que es la frecuencia de la luz. El factor eso si varia seg n el oc anos lo cual se debe a la presencia de material en suspensi n. Esto no ocurre en el agua dulce que en gran media no depende de del angulo.

(ID 12486)

Para efecto de modelar el sistema como un completo se pueden sumar las contribuciones de los procesos de absorci n con los de scattering obteniendo un coeficiente de atenuaci n total:

Nota: la suma de todas las contribuciones sirve para estimar la atenuaci n de la luz que incide en forma directa. Sin embargo no se debe olvidar que la fracci n atenuada por el scattering solo es desviada constituyendo una fuente de luz difusa que se continua propagando por el medio y que a su vez sufre absorci n y scattering.

(ID 12489)


ID:(1538, 0)