Peržiūrėti šaltinį Šviesos sklaida

[[Vaizdas:Trees-sky.jpg|thumb|150px|Ryškiai mėlynas [[dangus]] - Relėjaus sklaidos pasekmė.]]
[[Vaizdas:New York sunrise.png|thumb|150px|Raudona dangaus spalva aplink [[Saulė|Saulę]] rytais ir vakarais yra sąlygota Relėjaus sklaidos.]]
[[Vaizdas:Sha1993 smog wkpd.jpg|thumb|150px|Smogas [[Šanchajus|Šanchajuje]] - vienas iš Mi sklaidos pavyzdžių.]]
'''Šviesos sklaida''' – reiškinys, kai [[Šviesa|šviesos]] judėjimo kryptis bei [[energija|energijos]] tankis pakinta dėl šviesos sąveikos su smulkiomis medžiagos dalelėmis. Pavyzdžiui, [[Saulė]]s spinduliai, pasiekę [[Žemė]]s [[Žemės atmosfera|atmosferą]], sutinka savo kelyje joje esančias smulkias dulkes, molekules ir kitas [[dalelė|dalelytės]], dėl to dalis spindulių pakeičia savo judėjimo kryptį. Dėl to, priklausomai nuo konkrečios situacijos, yra kalbama apie skirtingus sklaidos mechanizmus.

Kai šviesa sąveikauja su [[oras|oro]] molekulėmis, vyksta [[Relėjaus sklaida]]. Relėjaus sklaidos metu skirtingų [[bangos ilgis|spalvų]] šviesa yra sklaidoma oro molekulių į visas puses skirtingai: labiausiai yra sklaidoma mėlyna spalva. Dėl šios priežasties [[Žemės atmosfera|atmosfera]] [[žemė]]s paviršiuje esančiam stebėtojui atrodo [[mėlyna]], o Saulės spalva yra [[raudona]] ryte arba vakare.

Kai šviesa išsklaidoma stambesnių dalelių (dulkių, organinių molekulių), vyksta [[Mi sklaida]]. Ši sklaida yra kryptinga, o sklaidos pobūdis stipriai priklauso nuo [[bangos ilgis|bangos ilgio]] ir dalelės matmenų. Išsiveržus ugnikalniui, dėl Mi sklaidos toje vietovėje pasikeičia dangaus spalva aplink [[Saulė|Saulę]] bei pačios Saulės spalva – ji įgyja raudonai rudą atspalvį. Geriausias dabartinis Mi sklaidos pavyzdys – [[smogas]].

Sklaida nuo dar stambesnių dalelių yra aprašoma [[difrakcija|difrakcijos]] teorija. Pavyzdžiui, sklaida nuo smulkių vandens lašų sąlygoja tokių optinių efektų, kaip [[Vainikas (optinis reiškinys)|vainikas]], [[rūko lankas]] ir [[Brokeno šmėkla]] atsiradimą.

Kuomet dalelių dydis dar didesnis, sklaida yra aprašoma [[geometrinė optika|geometrinės optikos]] dėsniais. Tokios sklaidos pavyzdys - [[vaivorykštė]].

== Relėjaus sklaida ==
[[Relėjaus sklaida]] yra tokia šviesos arba kitos elektromagnetinės spinduliuotės sklaida, kuomet šviesa išsklaidoma dalelių žymiai mažesnių nei [[bangos ilgis]]. Santykinis sklaidančiosios dalelės matmuo apibrėžiamas kaip santykis tarp dalelės matmenų ir bangos ilgio:

: <math> x = \frac{2 \pi r} {\lambda} </math>.

Šioje žymėjimų sistemoje Relėjaus sklaida vyksta, kai <math> x << 1 </math>.

Matematinė išsklaidytos šviesos [[Intensyvumas|intensyvumo]] ''I'' išraiška, kuomet sklaidoma šviesa yra nepoliarizuota, aprašoma formulė:

: <math> I = I_0 \frac{ 1+\cos^2 \theta }{2 R^2} \left( \frac{ 2 \pi }{ \lambda } \right)^4 \left( \frac{ n^2-1}{ n^2+2 } \right)^2 \left( \frac{d}{2} \right)^6</math>

kur ''R'' yra atstumas iki dalelės, ''θ'' – kampas tarp stebėjimo krypties ir šviesos spindulio, kritusio į dalelę, sklidimo krypties, ''n'' – [[lūžio rodiklis]], aprašantis dalelės medžiagą, o ''d'' – dalelės diametras.


== Mi sklaida nuo sferinių dalelių ==
Sklaida nuo sferinių dalelių, kurių matmenys palyginami su šviesos matmenimis, yra aprašoma [[Mi sklaida|Mi sklaidos teorija]]. Mi teorija, taip pat vadinama Lorenco ir Mi arba Lorenco-Mi-Debajaus teorija, yra pagrįsta [[Maksvelo lygtys|Maksvelo lygčių]] tiksliais sprendiniais. Stambesnių matmenų dalelėms yra paprasčiau naudoti paprastesnę šviesos [[difrakcija|difrakcijos]] teoriją.

== Difrakcinė sklaida ==
Sklaida nuo stambesnių, nei bangos ilgis dalelių, gali būti sėkmingai aprašyta supaprastinta teorija, dar žinoma [[difrakcija|difrakcijos]] teorijos vardu. [[Optika|Optikoje]] difrakcijos sąvoka yra susieta su banginėmis šviesos savybėmis. Klasikiniuose difrakcijos eksperimentuose buvo naudojami įvairių formų plyšiai arba kliūtys ir šviesos difrakcija vis stipriau pasireikšdavo plyšio arba kliūties matmenims artėjant prie šviesos [[Bangos ilgis|bangos ilgio]]. Tuomet šviesa, sklisdama pro kliūtį, nukrypdavo nuo tiesaus kelio, o įprastinio šešėlio sritis buvo tuo mažesnė, kuo kliūties matmuo buvo artimesnis bangos ilgiui. Difrakcija aiškinama Hiuigenso ir Frenelio principo pagalba. Šviesos bangos paviršius kiekvienu laiko momentu yra ne paprasta antrinių bangų gaubtinė, o tų bangų [[Interferencija|interferencijos]] rezultatas.

Difrakcija paaiškina tokius reiškinius kaip [[rūko lankas]], [[Vainikas (optinis reiškinys)|vainikai]] bei yra svarbi optinių laikmenų teorijoje, kadangi ji, nusakydama šviesos sklaidą, riboja [[Kompaktinė plokštelė|CD]]/[[DVD]] arba [[Blu-ray Disc]] [[lazeris|lazerio]] mažiausios dėmės matmenis, o tuo būdu ir įrašomos informacijos kiekį.

== Sklaida aprašoma geometrinės optikos pagalba ==
Regimosios [[Šviesa|šviesos]] bangos ilgis yra labai mažas lyginant su žmogaus akies ląstelėmis bei didžiąją dalimi kasdienių objektų, todėl jos spinduliai nukrypsta nuo tiesaus sklidimo kelio kasdien sutinkamose situacijose nykstamai mažu kampu. Tiesiaeigio šviesos sklidimo ir kiti [[Geometrinė optika|geometrinės optikos]] dėsniai pakankamai tikslūs tik tada, kai šviesos sklidimo kelyje esančių kliūčių matmenys yra daug didesni už šviesos bangos ilgį. Geriausi geometrinės optikos aprašomi šviesos sklaidos pavyzdžiai yra balti debesys, [[vaivorykštė]] bei [[halas]].

== Regimos šviesos sklaidos rūšys ==
{{lentelės viršus}}
! Dalelės tipas
! Dalelės dydis (µm)
! Sklaidos tipas
! Atmosferinis reiškinys
|-----
| Oro molekulės
| 0.0001-0.001
| Relėjaus
| Žydras [[dangus]], raudona [[Saulė]]
|-{{pilka eilutė}}
| Aerozoliai (teršalai)
| 0.01-1.0
| Mi
| Raudonai rudas [[smogas]]
|-----
| Vandens dulksna
| 0.5-10
| Difrakcija
| [[Rūko lankas]], [[Vainikas (optinis reiškinys)|vainikai]]
|-{{pilka eilutė}}
| Vandens lašai
| 10-100
| Geometrinė
| Balti debesys, [[vaivorykštė]] ir kt.
|}

== Taip pat skaitykite ==
* [[Difrakcija]]
* [[Dispersija]]
* [[Mi sklaida]]
* [[Relėjaus sklaida]]

[[Kategorija:Optiniai reiškiniai]]