Što je elektromagnetno raspršivanje?

Elektromagnetsko raspršivanje je fizički učinak udaranja elektromagnetskog vala, poput svjetlosti ili radio valova u predmet. Umjesto da se kreće u ravnoj liniji, kao što svjetlosni valovi rade nesmetano, svjetlost se lomi ili odbija od mikroskopskih tekstura u objektu. Elektromagnetno raspršenje često je odgovorno za izgled boje i ima nekoliko različitih oblika.

S obzirom na dovoljno znanja o raspršenim česticama i valovima, moguće je predvidjeti kako će se svjetlost raspršiti. Proces također može raditi obrnuto, jer znanstveno promatranje raspršenja može pružiti informacije o dolaznom valu i česticama koje ga raspršuju. Proučavanje raspršenja dovelo je do važnog napretka u nekoliko područja, uključujući računalno generirane slike, radar i medicinsku tehnologiju.

Zašto je nebo plavo popularno je pitanje koje se može objasniti elektromagnetskim raspršivanjem. Rayleighovo raspršenje temelji se na eksperimentima engleskog znanstvenika s početka 20. stoljeća, Johna Strutta, trećeg baruna od Rayleigha. Njegov rad je proveden na efektima raspršenja svjetlosnih valova na česticama manjim od dolaznih valova. Budući da plava ima kratku valnu duljinu, posebno je osjetljiva na raspršivanje jer se odbija od čestica plina u zraku koji okružuje Zemlju. Crvena, žuta i narančasta nijansa su mnogo duže valne duljine, zbog čega su vidljive na nebu samo kada se gleda u blizinu ili u sunce.

Zbog male veličine čestica raspršenja u Rayleighovom raspršenju, oblik čestica se ne smatra značajnim. Veća središta raspršenja obuhvaćena su Mieovom teorijom elektromagnetskog raspršenja, nazvanom po njemačkom fizičaru Gustavu Mieu. Mie je utvrdio da su promjene u boji i neprozirnosti odlučujuće za veličinu i oblik centra raspršenja. Njegov se rad smatra osobito korisnim u razumijevanju elektromagnetskog raspršenja kroz maglice ili oblake.

I Rayleighova i Miejeva rješenja smatraju se elastičnima, što znači da raspršivanje valova ne oslabi značajno njihovu energiju. Postoji nekoliko drugih oblika koji se bave energetskim pomacima zbog elektromagnetskog raspršenja, uključujući Brillouinovo, Ramanovo i Comptonovo raspršenje. Comptonovo raspršenje se smatra posebno značajnim, jer daje dokaz da svjetlost može imati svojstva i vala i struje čestica. Neelastično elektromagnetno raspršenje koristi se u nekoliko područja, uključujući astrofiziku, rendgensku tehnologiju, te u mjerenju elastičnog odgovora živog tkiva.

Elektromagnetno raspršenje je u svojoj osnovi jednostavan koncept, vidljiv u svakodnevnim situacijama. Znanstveno proučavanje raspršenja iznimno je složeno, pa čak ni razna gore navedena rješenja ne objašnjavaju u potpunosti učinke i rezultate svih situacija raspršenja. Ono što je otkriveno dovelo je do golemih znanstvenih inovacija u tehnikama slikanja, kao i omogućilo nam da konačno shvatimo zašto je nebo plavo.