Rayleighszóródás

A Rayleigh-szóródás olyan fény-szóródási folyamat, amelyet akkor figyelhetünk meg, amikor a fény be­származási közegének részecskéi sokkal kisebbek a beérkező hullámhossznál. Gyakori például a földi atmoszférában található molekuláknál (például N2, O2). A szóródás elastikus, vagyis a szórt foton energiája megegyezik a bejövő foton energiájával, csak az iránya változik. A szóródó fény irányától és a részecske tulajdonságaitól függően alakul a megfigyelt fény.

A Rayleigh-szóródás intenzitása és a szóródott fény színe erősen hullámhossztól függ: az intenzitás hozzávetőlegesen arányos a λ^{-4}-hez, tehát a rövidebb hullámhosszú fény erősebben szóródik. Ennek következtében a kék fény sokkal erősebben szóródik, mint a vörös, ami a kék égboltot és a naplementék narancsos-vöröses árnyalatait magyarázza.

Az eloszlás jellemzője, hogy a szórt fény iránya szerint a dσ/dΩ arányos 1+cos^2θ formájú, azaz a szórás előnyben részesíti a Forward és Backward irányt, míg a 90°-os szögben a polarizáció a legerősebb. A Rayleigh-szóródás a bejövő fény részlegesen polarizált állapotát is előidézi, különösen a 90°-os szögben.

Jelentősége a légkörben összetett: a molekulák által szelektíven szórt kék fény adja a napfény kékes színét az égen; a hosszabb útvonalon a vöröses árnyalatok kerülnek dominánssá napfelkeltében és naplementében. A Rayleigh-szóródást a kis részecskékre jellemző, míg a nagyobb részecskéket a Mie-szóródás írja le.

Az elnevezés Lord Rayleigh brit fizikus nevét őrzi, aki a jelenséget a 19. század végén vizsgálta és magyarázta meg.