Valonhajontaa

Valonhajontaa tarkoitetaan ilmiötä, jossa valon suunta tai intensiteetti muuttuu sen kulkiessa aineen läpi tai osuessaan sen pintaan. Hajonta syntyy, kun valo vuorovaikuttaa kohteen mikroskooppisten rakenteiden kanssa, jolloin osa energiasta muuttaa suuntaansa. Hajonnan luonne riippuu valon aallonpituudesta, kohteen ominaisuuksista (koko, muoto, refraktiivinen indeksi) sekä aineen rakenteesta ja tiheydestä.

Yleisimmät hajonnan muodot määräytyvät hiukkasen koon ja rakenteen mukaan. Rayleigh-hajonta tapahtuu, kun hajonnan kohde on huomattavasti pienempi kuin valon aallonpituus; seurauksena on kulmasta voimakkaasti riippuva hajonta. Mie-hajonta kattaa suuremmat hiukkaset ja antaa paremman kuvan pilvien, sumun ja aerosojen hajonnasta. Hajonnan kulmallinen rakenne riippuu hiukkasen muodosta, sisäisistä epäjatkuvuuksista sekä indeksierosta.

Ilmakehässä valonhajonta selittää taivaan sinisyyden sekä auringonlaskun punertavuuden ja vaikuttaa valon kulun säteilyssä. Hajontaa kuvataan hajontafunktiolla P(θ), joka kertoo tehon jakaantumisen kulmassa θ, sekä usein asymmetria-parametrilla g, joka kuvaa hajonnan suuntautumista (negatiivinen arvo taaksepäin, nolla epäsuunnattu, positiivinen eteen). Yksinkertaisia malleja käyttävät Henyey–Greenstein-funktiot.

Radiatiivinen siirtolaskenta hyödyntää valonhajontaa laskeakseen valon kulun materiaalien läpi. Sillä on monia sovelluksia, kuten ilmasto- ja ympäristömallinnus, optisten järjestelmien suunnittelu sekä lääketieteellinen kuvantaminen, jossa hajonta vaikuttaa sekä havaittavuuteen että tulkintaan.