Como funciona a dispersão de luz

Como toda a radiação electromagnética, a luz consiste de campos eléctricos que variam com tempo-estes induzem campos magnéticos variáveis ​​no tempo, que por sua vez induzem campos eléctricos e assim por diante. Esse distúrbio de onda se propaga através do espaço. Os campos eléctricos e magnéticos oscilam em planos em ângulos rectos entre si, e a orientação desses planos é chamado a polarização. Como para qualquer outra onda, a distância de pico a pico ou vale a vale é chamada o comprimento de onda, enquanto que o número de ondas que passam por um determinado ponto de uma segunda é chamada a frequência.

Quando a luz encontra uma molécula muito menor do que seu comprimento de onda, os campos elétricos polarizar temporariamente a molécula, redistribuindo os elétrons na molécula de modo que uma extremidade tem uma carga positiva fraca eo outro tem uma carga negativa fraca. Esta separação de cargas é chamado de momento de dipolo. À medida que os campos eléctricos oscilantes interagir com a molécula, momento dipolar da molécula oscila, e a molécula de re-irradia a luz em todas as direcções. A intensidade da luz dispersa depende do comprimento de onda da luz e da polarizabilidade da molécula - a facilidade com que pode ser polarizada, em outras palavras. Polarizabilidade, por sua vez depende do tamanho da molécula.

Rayleigh teoria não funciona bem para moléculas ou partículas com diâmetros maiores do que 1/10 do comprimento de onda da luz. Para diâmetros maiores, outra descrição teórica chamada teoria Mie aplica-se em seu lugar. Ao contrário de espalhamento Rayleigh, Mie espalhamento é independente do comprimento de onda, para que todos os comprimentos de onda de luz estão espalhados de forma igual. Espalhamento Rayleigh aplica-se em atmosfera de Terra já que a luz em comprimentos de onda mais curtos espalha mais do que a luz em comprimentos de onda mais longos, a luz azul é dispersada mais, o que é por isso que o céu parece azul. Mie espalhamento, por outro lado, descreve o processo que ocorre em nuvens de gotículas de água, como nevoeiro. Uma vez que todos os comprimentos de onda de luz estão espalhados igualmente por estas partículas maiores, a luz nas nuvens ou névoa aparece em branco.

Os cientistas às vezes usam esses princípios para medir a massa molecular. Estes tipos de experiências envolvem, tipicamente, a luz laser uma vez que a luz emitida pelo laser tudo tem o mesmo comprimento de onda. Quando a luz encontra moléculas em solução, ele é espalhado e a sua intensidade pode ser medida por um detector. A intensidade é proporcional ao tamanho das moléculas em solução, de modo que os cientistas podem usar os dados de intensidade para o cálculo do peso molecular.