Если синий свет имеет более высокую энергию, чем красный свет, почему он сильнее рассеивается?

В общем, рассеяние света от какого-либо объекта зависит от того, насколько близка длина волны света к размеру объекта.

Проведем аналогию: если приливная волна с длиной волны в несколько километров ударится о телеграфный столб радиусом 15 см, она не сильно рассеется. С другой стороны, волны с длиной волны в несколько сантиметров, возникающие, например, при броске камня в воду, будут сильно рассеиваться.

Как вы сказали в своем вопросе, синий свет имеет меньшую длину волны, чем красный свет. Предполагая, что вы говорите о небе, рассеяние происходит от частиц, намного меньших, чем длина волны света. Это означает, что вы ожидаете, что свет с меньшей длиной волны будет рассеиваться сильнее, потому что он ближе к размеру рассеивающих объектов.

Формула, которую вы цитируете, предназначена для энергии фотона, но это не относится к рэлеевскому рассеянию.

Чтобы немного расширить обсуждение, когда размер частиц приближается к длине волны света или превышает ее, разница в длинах волн исчезает. Если вы посмотрите на рассеяние, например, от коллоидной суспензии с размером частиц в один микрон, рассеяние (в основном) не зависит от длины волны.

Если «рассеяние» можно расширить, включив в него дифракцию, вы обнаружите, что зависимость от длины волны инвертирована. Красный свет преломляется сильнее, чем синий.

Я предполагаю, что вы думаете о том, почему небо голубое?

Это связано с взаимодействием света с материей. В этом случае взаимодействие называется рэлеевским рассеянием.

Интенсивность рэлеевского рассеяния пропорциональна

См. Статью в Википедии о Рэлеевском рассеянии для получения дополнительной информации:

http://en.wikipedia.org/wiki/Rayleigh_scattering

Рассеяние может быть угловым взаимодействием, а диффузия варьируется в зависимости от температуры, когда становится очень жарко синие лучи испускаются во время вечерней температуры испускаются слабые оранжевые лучи очень слабо темные лучи испускаются в зависимости от вовлеченной тепловой температуры.

Следовательно, это означает, что синева неба возникает из-за голубого света, рассеянного солнечным светом в атмосфере, который затем попадает в наши глаза со всех областей неба. Черное ночное небо, которое показывает вам луну, планеты и звезды, связано с отсутствием солнечного света.

Свет взаимодействует с молекулами и частицами, и синий свет рассеивается. В космосе нет молекул воздуха или частиц пыли, которые рассеивали бы разные цвета света, поэтому Солнце выглядит белым, а «небо» — черным. Таким образом, эффект на самом деле должен был быть эффектом Тиндаля, но он более известен физикам как рассеяние Рэлея, названное в честь лорда Рэлея... Если бы вы были на Луне, на которой нет атмосферы, небо было бы черным и ночью, и ночью. день. Ты можешь...

Для молекул могут иметь место два типа рассеяния. Второй тип рассеяния, комбинационное рассеяние, представляет собой процесс неупругого рассеяния, при котором свет, рассеянный молекулой, имеет энергию, немного отличающуюся (более или менее) от энергии падающего света.

Рэлеевское рассеяние — это в основном упругое рассеяние на малых частицах, размер которых меньше размера длины волны фотона. Рассеяние может происходить атомов или молекул, а для молекул рассеяние может быть неупругим с изменением энергии вращения молекулы.

Когда фотоны рассеиваются атомом или молекулой, большинство из них рассеиваются упруго (рэлеевское рассеяние), так что рассеянные фотоны имеют ту же энергию (частоту и длину волны), что и падающие фотоны. Небольшая часть рассеянных фотонов (примерно 1 из 10 миллионов) рассеивается неупруго за счет комбинационного рассеяния.

И релеевское, и комбинационное рассеяние являются процессами второго порядка, разница лишь в том, что конечное состояние атома/молекулы совпадает с начальным состоянием атома/молекулы при релеевском рассеянии, а при комбинационном рассеянии конечное состояние отличается от начального. состояние. так как есть много окончательных

Затем молекула релаксирует обратно либо на более низкий, либо на более высокий энергетический уровень (относительно ее исходного состояния), испуская еще один фотон. идущий фотон с той же энергией, частотой и длиной волны может излучаться в любом направлении. Фактически фотоны рассеиваются. Хотя этот процесс может... спектр и больше. (Красноватые цвета, которые мы видим ближе к горизонту на восходе и закате, вызваны различными оптическими эффектами, а не рэлеевским рассеянием.) А комбинационным рассеянием. Как вы сказали в своем вопросе, синий свет имеет меньшую длину волны, чем красный свет.

Предполагая, что вы говорите о небе, рассеяние происходит от частиц, намного меньших, чем длина волны света. Это означает, что вы ожидаете, что свет с меньшей длиной волны будет рассеиваться сильнее, потому что он ближе к ... Поскольку E=hf=hcλ, синий свет с меньшей длиной волны должен иметь более высокую энергию. Однако дело в том, что синий свет рассеивается. Как вы сказали в своем вопросе, синий свет имеет меньшую длину волны, чем красный свет. Предполагая, что вы говорите о небе, рассеяние происходит от частиц, намного меньших, чем длина волны света. Это означает, что вы ожидаете, что свет с меньшей длиной волны будет рассеиваться сильнее, потому что он ближе к размеру объектов, которые рассеивают больше всего. Почему лучи более высоких энергий рассеивают сильнее?

Чтобы немного расширить обсуждение, когда размер частиц приближается к длине волны света или превышает ее, разница в длинах волн исчезает. Если вы посмотрите на рассеяние, например, от коллоидной суспензии с размером частиц в один микрон, рассеяние (в основном) не зависит от длины волны.

Если «рассеяние» можно расширить, включив в него дифракцию, вы обнаружите, что зависимость от длины волны обратная. Красный свет преломляется сильнее, чем синий.