Laserspridning

Laserspridning är det optiska fenomen där laserljus sprids när det träffar materia. Spridningen uppstår när ljusets elektromagnetiska fält inducerar dipoler i materialet och den utsända ljusvågen avgränsas i nya riktningar och intensiteter. Hur stor spridning som uppstår beror på partiklars egenskaper och på ljusets våglängd.

Vid mycket små partiklar jämfört med våglängden dominerar Rayleigh-spridning, som har starkt våglängdsberoende och där intensiteten ofta går som 1/λ4. För partiklar som är av samma storlek som våglängden används Mie-teori, vilket ger mer komplexa spridningsmönster och möjliggör beräkningar av partikelstorlek och refraktivitetsindex.

Ramen viktigaste elastiska spridningar är Rayleigh och Mie. Inelastic spridning såsom Raman-spridning innebär att ljuset förlorar eller vinner energi genom molekylens vibrationalstillstånd, vilket ger information om materialets sammansättning.

Användningar av laserspridning är breda. Inom fjärrmätning och atmosfärsforskning används lidar för att analysera bakåtspridningen och bestämma aerosol- och gasblandningar. Inom industri och forskning används laserbaserad partikelstorleksanalys (till exempel laserdiffraction och dynamisk ljusspridning) samt mörkfältsspridning för att studera celler och små partiklar utan eller med minimal märkningsbehov.

Säkerhet och begränsningar är viktiga i praktiken: hög strålningsintensitet kräver lämplig skyddsutrustning och kontroll av stråldimensioner, medan hög partikelförorening kan göra tolkningar av spridningsdata mer komplexa på grund av multiple scattering.