Rayleigh Scattering

Rayleigh Scattering ปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้น เมื่อแสงตกกระทบยังอนุภาคเล็กๆในอากาศ หรือ โมเลกุลขนาดเล็กของแก๊สในบรรยากาศ แล้วแสงเกิดการกระเจิงโดย กระบวนการที่เรียกว่า “การกระเจิงแสงแบบเรย์เล” (Rayleigh Scattering) เป็นการกระเจิงแสงแบบยืดหยุ่น (elastic scattering) หรือการแผ่รังสีของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสง โดย ไม่ใช่ที่ทุกความยาวคลื่นจะเกิดการกระเจิงได้ท่ากันหมด แต่แสงที่มีความยาว คลื่นสั้นกว่าจะกระเจิงแสงได้ดีมากกว่าแสงที่มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า มันสามารถเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางผ่านของแข็งและของเหลวที่มีลักษณะโปร่งแสง แต่ส่วนมากมักจะเห็นชัดเมื่อสารมีสถานะเป็นแก๊ส

Rayleigh Scattering การกระเจิงแสงแบบเรย์เล : เป็นการกระจัดกระจายที่เกิดขึ้น กับช่วงคลื่นที่มี ขนาดยาวมากกว่า เส้นผ่าศูนย์กลางของอนุภาคต่างๆ ในบรรยากาศ หรือน้อย กว่า 0.1 micron เช่น โมเลกุลของก๊าซ “ออกซิเจน และไนโตรเจน” อัตราการกระจัดกระจาย จะเป็นส่วนกลับกับขนาดช่วงคลื่นยกกำลัง 4 มีผลทำ ให้ช่วงคลื่นขนาดสั้นถูกกระจัดกระจายกลับในชั้นบรรยากาศ เช่น ช่วงคลื่นสี น้ำเงิน ซึ่งมีขนาดสั้นสุดที่ตามองเห็น ก็จะถูกกระจัดกระจายกลับมากที่สุด ทำ ให้เรามองเห็นท้องฟ้า และ ภูเขา จากระยะไกลเป็นสีฟ้า หรือ น้ำเงิน

จากกฎของเบียร์ ถ้า b = 1 cm และC= 1 M สำหรับอนุภาคขนาดเล็ก การกระเจิงแสง >>> การดูดกลืนแสง การกระเจิงแสง : Turbidity = 

ในทางปฏิบัติ จะวัด I ที่ถูกกระเจิง (Is) ในทุกทิศทางทำได้ยาก จึงวัดความ เข้มแสงที่ถูกกระเจิงที่มุมต่างๆได้ โดย กำหนดค่าคงที่ Rayleigh (ได้จากการทดลอง) วัดความเข้มแสงที่มุม θ H = Proportinality constant is = ความเข้มแสงที่ถูกกระเจิงทิศทางใดๆวัดที่ระยะ r และมุม θ B = Constants depend on medium

จะได้ว่า ทดลองการหามวลโมเลกุลของอนุภาค

ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า??? เนื่องจากโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศของเรา จะกระเจิงแสงสีฟ้าได้ดีกว่า โดยเฉพาะก็คือ โมเลกุลของก๊าซอ๊อกซิเจน และไนโตรเจน จะ กระเจิงแสงสีฟ้าได้ดีกว่าสีแดงที่มีความยาว คลื่นมากกว่าสีฟ้า แต่ความจริงแล้ว แสงสีม่วงก็ยิ่งกระเจิงได้ดีกว่า แสงสีฟ้า16 เท่า แต่ในเรติน่าของคนเรา มี ประสาทรับแสงที่ไวต่อแสงสีฟ้ามากกว่าสีม่วง จึงมองไม่ค่อยเห็นส่วนที่เป็นสีม่วง แต่จะเห็นสี ฟ้ามากกว่า

แล้วทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีแดงเวลาพระอาทิตย์ตก???

เป็นเพราะว่า… จากรูปนี้จะเห็นได้ถนัดว่า มุมที่ต่างกันของแดดที่เข้าตาเรา จะทำให้เรามองเห็นสีต่างกันไปด้านซ้ายจะเห็นว่า ชั้นของบรรยากาศเมื่อแสงเข้ามาตรงๆ จะบางกว่าเมื่อเข้ามาในมุมทแยงมากกว่ามากเลยค่ะ ในรูปขวา เมื่อแสงทแยงมากๆเข้าจนกลายเป็นมุมราบ สีฟ้าที่กระเจิงออกไปก็หายไปในอวกาศเลยค่ะ อันนี้คงอธิบายได้ว่า ทำไมฟ้าจึงเป็นสีแดงเมื่อพระอาทิตย์ใกล้ตกเท่านั้น เพราะต้องรอให้แสงอาทิตย์เกือบจะเป็นมุมราบแล้วเท่านั้น ถึงจะกำจัดแสงสีฟ้า ด้วยการที่มันกระเจิงออกไปในอวกาศ ได้มากพอจนแสงสีแดงเด่นชัดขึ้นมา

สรุปคือ สีของท้องฟ้านั้นมีสาเหตุมาจากการกระเจิงของแสงอาทิตย์กระทบกับโมเลกุลของอากาศ ซึ่งเรียกว่าการกระเจิงแบบเรย์เล ในช่วงความยาวคลื่นสั้นจะเกิดการกระเจิงแสงมาก ทำให้เห็นสีฟ้าซึ่งเป็นช่วงของแสงสีที่ตาคนเราสามารถมองเห็นได้ ดังนั้น แสงที่กระเจิงลงมายังโลกยังโลกในมุมที่กว้าง กับการพิจารณาทิศทางของแสงจากดวงอาทิตย์ มีอิทธิพลอย่างยิ่งในการมองเห็นสีฟ้าบนท้องฟ้า

...จบ... ขอบคุณครับ/ค่ะ

Refference “http://www.vcharkarn.com/vcafe/10373”; accessed on August 30, 2009 “http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/ atmos/blusky.html”; accessed on August 30, 2009

คณะผู้จัดทำ นางสาวกนกวรรณ จันทร์พลอย รหัส 500510001 นางสาวกนกวรรณ จันทร์พลอย รหัส 500510001 นายณัฐวุฒิ ใจบุญ รหัส 500510066 นางสาวธีรารัตน์ ปันอ่วม รหัส 500510076 นางสาวนริศรา ศิริ รหัส 500510079 นางสาวนารีรัตน์ เหมโลหะ รหัส 500510084 นางสาวนิลุบล ยศทองงาม รหัส 500510085 นางสาวเนตรชนก อ้วนเทิง รหัส 500510089 นายประทีป เจริญวัง รหัส 500510097 นางสาวพิมพ์พร อินเสน รหัส 500510121 นายโพธิศักดิ์ โพธิเสน รหัส 500510125 นางสาวหัสยา มาระดา รหัส 500510178