रेले प्रभाव

संपूर्ण इतिहासात, मानवाला आकाशाबद्दल खूप कौतुक वाटले आहे, केवळ चिंतनशील रात्रीत जे अस्तित्वात्मक प्रतिबिंबांना उत्तेजित करते, परंतु दिवसाच्या प्रकाशाच्या वेळी देखील, जेव्हा ते रंगांचे दोलायमान स्पेक्ट्रम सादर करते. आपल्या जीवनात कधीतरी, आपल्या सर्वांना प्रश्न पडला असेल की आकाश निळे का दिसते किंवा सूर्यास्ताच्या वेळी ते केशरी आणि लाल रंगाचे का होते. हा प्रश्न सुरुवातीला लॉर्ड रेले यांनी सोडवला होता, ज्याला जॉन विल्यम स्ट्रट म्हणूनही ओळखले जाते, एक गणितज्ञ ज्याने 19व्या शतकाच्या उत्तरार्धात हा शोध लावला होता.

या लेखात आम्ही तुम्हाला समजावून सांगणार आहोत रेले प्रभाव, त्याची वैशिष्ट्ये आणि आकाश निळे का आहे.

रेले प्रभाव

सूर्य दृश्यमान प्रकाशासह, सामान्यतः पांढरा प्रकाश म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या विद्युत चुंबकीय विकिरणांच्या विस्तृत श्रेणीचे उत्सर्जन करतो. विशेष म्हणजे, पांढरा प्रकाश हा प्रत्यक्षात इंद्रधनुष्याच्या सर्व रंगांचे मिश्रण आहे, ज्यात व्हायोलेट सर्वात लहान तरंगलांबी आहे आणि लाल सर्वात लांब आहे. म्हणून वायू, घन कण आणि पाण्याचे रेणू यांसारख्या विविध पदार्थांशी संवाद साधून सूर्यप्रकाश वातावरणातून प्रवास करतो.. जेव्हा हे कण मायक्रोमीटरच्या दहाव्या भागापेक्षा लहान असतात तेव्हा ते निळ्या प्रकाशावर जास्त जोर देऊन सर्व दिशांना पांढरा प्रकाश पसरवतात.

निळ्या प्रकाशासाठी हे प्राधान्य फैलाव गुणांकाने स्पष्ट केले जाऊ शकते, ज्याची गणना सूत्र 1/λ4 द्वारे केली जाते, जेथे λ तरंगलांबी दर्शवते. व्हायोलेट आणि निळ्या प्रकाशाची दृश्यमान स्पेक्ट्रममध्ये सर्वात कमी तरंगलांबी असल्याने, सूत्रामध्ये बदलल्यास ते सर्वोच्च गुणोत्तर तयार करतात, जे फैलावण्याची उच्च संभाव्यता ठरतो. ही घटना सामान्यतः रेले स्कॅटरिंग म्हणून ओळखली जाते.

परिणामी, विखुरलेले किरण परावर्तित पृष्ठभागाच्या रूपात कार्य करणाऱ्या वायू कणांना छेदतात, ज्यामुळे ते पुन्हा वाकतात आणि त्यांची शक्ती वाढवतात.

आकाश निळे का आहे?

वर नमूद केलेल्या माहितीचा विचार केल्यास, कमी तरंगलांबीमुळे आकाश निळ्या ऐवजी जांभळ्या रंगाचे दिसेल अशी अपेक्षा असू शकते. तथापि, हे असे नाही कारण मानवी डोळा रंगाच्या वायलेटसाठी फार संवेदनशील नाही. याशिवाय, दृश्यमान प्रकाशामध्ये वायलेटपेक्षा निळ्या तरंगलांबीच्या किरणोत्सर्गाचे प्रमाण जास्त असते.

ज्या प्रकरणांमध्ये कण आकाराने तरंगलांबी ओलांडतात, विभेदक विखुरणे होत नाही. त्याऐवजी, पांढर्या प्रकाशाचे सर्व घटक तितकेच विखुरलेले आहेत. ही घटना ढगांच्या पांढऱ्या रंगाचे स्पष्टीकरण देते, कारण ते बनवणारे पाण्याचे थेंब व्यासाच्या एक मायक्रोमीटरच्या दशांशपेक्षा जास्त आहेत. तथापि, जेव्हा हे पाण्याचे थेंब घनतेने कॉम्पॅक्ट होतात, प्रकाश त्यांच्यामधून जाऊ शकत नाही, परिणामी ढगांच्या विस्तृत आवरणाशी संबंधित राखाडी रंगाचा देखावा होतो.

तथापि, हे ओळखले पाहिजे की आकाश सतत निळा रंग राखत नाही. परिणामी, रेले स्कॅटरिंगची घटना सूर्योदय आणि सूर्यास्ताच्या वेळी लाल रंगाच्या विविध छटांची उपस्थिती पूर्णपणे स्पष्ट करत नाही. तथापि, या वस्तुस्थितीचे स्पष्टीकरण आहे.

जसजसा सूर्य मावळतो आणि संधिप्रकाश टप्प्यात प्रवेश करतो, क्षितिजावरील त्याच्या स्थानामुळे प्रकाश आपल्यापर्यंत पोहोचण्यासाठी जास्त अंतर पार करतो, आता तो लंबवत राहत नाही. कोनातील या बदलामुळे कमी घटना घडतात, ज्यामुळे निळा प्रकाश आपल्या डोळ्यांपर्यंत पोहोचण्याआधीच विखुरतो. त्याऐवजी, लांब तरंगलांबी वर्चस्व गाजवते, लालसर टोन म्हणून प्रकट होते. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की रेले विखुरणे सुरूच आहे, परंतु वातावरणातील एका वेगळ्या ठिकाणी जेथे सूर्य त्याच्या शिखरावर आहे.

कथा

संपूर्ण इतिहासात, दिवसा आणि रात्री आकाशाने आपले लक्ष वेधून घेतले आहे. आपल्या कल्पनेला भटकण्यासाठी कॅनव्हास म्हणून काम केले आहे. नैसर्गिकरित्या, कुतूहल आणि वैज्ञानिक संशोधन या मोहातून मुक्त झालेले नाहीत. पानांचा बदलणारा रंग किंवा पावसाची उत्पत्ती यासारख्या दैनंदिन घटनांप्रमाणेच, संशोधकांनी आकाशातील रहस्ये शोधण्याचा प्रयत्न केला आहे. त्याचे गूढ आकर्षण कमी होण्याऐवजी, त्याच्या शोधांमुळे आपली समज आणि प्रशंसा अधिकच वाढली आहे.

1869 मध्ये त्याच्या इन्फ्रारेड प्रयोगांदरम्यान, रेले एक अनपेक्षित शोधात अडखळले: लहान कणांनी विखुरलेल्या प्रकाशात एक सूक्ष्म निळा रंग होता. यामुळे त्याने असा अंदाज लावला की आकाशाच्या निळ्या रंगासाठी सूर्यप्रकाशाचा समान विखुरणे जबाबदार आहे. तथापि, निळ्या प्रकाशाला प्राधान्य का दिले गेले किंवा आकाशाचा रंग इतका तीव्र का होता हे तो पूर्णपणे स्पष्ट करू शकला नाही, केवळ स्पष्टीकरण म्हणून वातावरणातील धूळ नाकारली.

चे नाविन्यपूर्ण काम आकाशातून प्रकाशाचा रंग आणि ध्रुवीकरण यावर लॉर्ड रेले १८७१ मध्ये प्रकाशित झाले. लहान कण आणि अपवर्तक निर्देशांकांची उपस्थिती मोजून पाण्याच्या थेंबामध्ये टिंडल प्रभाव मोजणे हे त्यांचे उद्दिष्ट होते. जेम्स क्लर्क मॅक्सवेलच्या प्रकाशाच्या इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक स्वरूपाच्या पूर्वीच्या पुराव्यावर आधारित, रेले यांनी 1881 मध्ये दाखवले की त्याची समीकरणे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमपासून तयार झाली आहेत. 1899 मध्ये त्याच्या निष्कर्षांचा विस्तार करून, त्याने स्वतंत्र रेणूंपर्यंत अनुप्रयोगाचा विस्तार केला, कणांच्या आकारमानाशी संबंधित अटी आणि अपवर्तक निर्देशांकांच्या जागी आण्विक ध्रुवीकरणक्षमतेच्या अटींसह.

सच्छिद्र पदार्थांमध्ये पसरणे

सच्छिद्र सामग्रीमध्ये रेले-प्रकारचे स्कॅटरिंग प्रदर्शित करण्याची क्षमता असते, जी λ-4 स्कॅटरिंग पॅटर्नचे अनुसरण करते. ही घटना विशेषत: नॅनोपोरस सामग्रीमध्ये स्पष्ट आहे, जेथे छिद्र आणि सिंटर्ड ॲल्युमिनाच्या घन भागांमधील अपवर्तक निर्देशांकात लक्षणीय फरक आहे. परिणामी, द प्रकाश विखुरणे आश्चर्यकारकपणे तीव्र होते, ज्यामुळे ते अंदाजे प्रत्येक पाच मायक्रोमीटरने दिशा बदलते.

या उल्लेखनीय फैलाव वर्तनाचे श्रेय सिंटरिंग प्रक्रियेद्वारे प्राप्त केलेल्या अनोख्या नॅनोपोरस रचनेला दिले जाते, ज्यामध्ये छिद्र आकारांचे एक संकुचित वितरण तयार करण्यासाठी मोनोडिस्पर्सिव्ह ॲल्युमिना पावडरचा वापर समाविष्ट असतो, विशेषत: सुमारे 70 एनएम.

मला आशा आहे की या माहितीसह तुम्ही Rayleigh प्रभाव आणि त्याच्या वैशिष्ट्यांबद्दल अधिक जाणून घेऊ शकता.