Phân tán điện từ là gì?

Phân tán điện từ là hiệu ứng vật lý của sóng điện từ, chẳng hạn như sóng ánh sáng hoặc sóng radio, đánh một vật thể.Thay vì tiến hành theo một đường thẳng, vì sóng ánh sáng không bị cản trở, ánh sáng khúc xạ hoặc bật ra khỏi kết cấu siêu nhỏ trong vật thể.Phân tán điện từ thường chịu trách nhiệm cho sự xuất hiện của màu sắc, và có một số dạng riêng biệt.Cho đủ kiến thức về các hạt và sóng tán xạ, dự đoán về cách ánh sáng sẽ phân tán là có thể.Quá trình này cũng có thể hoạt động ngược lại, vì quan sát khoa học về tán xạ có thể cung cấp thông tin về sóng đến và các hạt đang phân tán nó.Nghiên cứu về tán xạ đã dẫn đến những tiến bộ quan trọng trong một số lĩnh vực, bao gồm hình ảnh, radar và công nghệ y tế do máy tính tạo ra. Tại sao bầu trời màu xanh là một câu hỏi phổ biến có thể được giải thích bằng cách tán xạ điện từ.Sự tán xạ Rayleigh dựa trên các thí nghiệm của một nhà khoa học người Anh đầu thế kỷ 20, John Strutt, Nam tước thứ ba của Rayleigh.Công việc của ông được thực hiện trên các hiệu ứng tán xạ của sóng ánh sáng trên các hạt nhỏ hơn so với sóng đến.Bởi vì màu xanh có chiều dài sóng ngắn, nó đặc biệt dễ bị tán xạ khi nó bật ra khỏi các hạt khí của không khí xung quanh Trái đất.Màu đỏ, màu vàng và màu cam là những bước sóng dài hơn nhiều, đó là lý do tại sao chúng chỉ có thể nhìn thấy trên bầu trời khi nhìn gần hoặc dưới ánh mặt trời.Do kích thước nhỏ của các hạt tán xạ trong tán xạ Rayleigh, hình dạng của các hạt không được coi là đáng kể.Các trung tâm tán xạ lớn hơn được bao phủ bởi lý thuyết MIE về tán xạ điện từ, được đặt tên cho nhà vật lý người Đức Gustav Mie.MIE xác định rằng những thay đổi về màu sắc và độ mờ là yếu tố quyết định về kích thước và hình dạng của trung tâm tán xạ.Công việc của ông được coi là đặc biệt hữu ích trong việc tìm hiểu sự tán xạ điện từ thông qua các hạt hoặc mây.Cả hai giải pháp Rayleigh và Mie, được coi là đàn hồi, có nghĩa là sự tán xạ của sóng không làm suy yếu đáng kể năng lượng của chúng.Một số hình thức khác liên quan đến sự thay đổi năng lượng do tán xạ điện từ cũng tồn tại, bao gồm cả sự tán xạ Brillouin, Raman và Compton.Sự tán xạ Compton được coi là đặc biệt có ý nghĩa, vì nó đưa ra bằng chứng cho thấy ánh sáng có thể có tính chất của cả sóng và một dòng hạt.Sự tán xạ điện từ không đàn hồi được sử dụng trong một số trường, bao gồm vật lý thiên văn, công nghệ tia X và trong việc đo phản ứng đàn hồi của mô sống.Nghiên cứu khoa học về tán xạ là vô cùng phức tạp, và ngay cả các giải pháp khác nhau được liệt kê ở trên cũng không giải thích đầy đủ các hiệu ứng và kết quả của tất cả các tình huống tán xạ.Những gì đã được phát hiện đã dẫn đến sự đổi mới khoa học to lớn trong các kỹ thuật hình ảnh, cũng như cho chúng ta hiểu chính xác tại sao bầu trời có màu xanh.