ما السبب في تناسب الاستطارة الضوء عكسيًا مع طوله الموجي؟

أهلًا بك، قرأت الكثير عن هذا الموضوع، وعلمت أنّ السبب في تناسب استطارة الضوء عكسيًا مع طوله الموجي هو أنّ التشتت يكون أكبر عند الضوء الذي يحمل طول موجي أقصر، وهذا ما لاحظه العالم رايلي، وقد قام بوضع علاقة رياضيّة بين التشتت والطول الموجي وقد عرفت باسمه قانون تبعثر رايلي.

ينص قانون تبعثر رايلي على أن: التشتت يتناسب عكسيًا مع القوة الرابعة للطول الموجي، أي: I = 1 / y^4، حيث أن:

1. I: التشتت أو الاستطارة.
2. Y: الطول الموجي.

تظهر السماء في النهار باللون الأزرق بسبب قيام الجزئيات في الغلاف الجوي بتشتيت الضوء الأزرق القادم من الشمس أكثر من تشتيتها للضوء الأحمر، والشمس لا تقوم بإرسال طيف مستمر من الأشعة بجميع الأطوال الموجية حيث إن القسم الأكبر من الطيف هو اللون الأخضر.

تكون نسبة البنفسجي في المقابل قليلة جدًا، وعندما يمر الضوء عبر الغلاف الجوي يتم امتصاص الضوء البنفسجي من قبل طبقات الجو العليا لذلك لا نرى اللون البنفسجي إلا بشكل قليل جدًا بينما نرى الأزرق بوضوح وذلك لأن العلاقة بين الطول الموجي والتشتت علاقة عكسية كما أن هناك سبب آخر سأقوم بشرحه بشكل منفصل.

تحتوي شبكية العين البشرية على خلايا تستقبل الألوان الأساسية من الضوء (الأزرق والأحمر والأخضر)، وبالتالي حساسيتها أقل للون البنفسجي، فعند النظر إلى الشمس تكون الاستجابة قليلة إلى الألوان الحمراء والصفراء والبرتقالية حيث إن اللون الأحمر له أطول طول موجي وبالتالي أقل تشتت، بينما الأخضر يستجيب للأصفر والأزرق بشكل أكبر (أطوال موجية قليلة وبالتالي أعلى تشتت) وبالتالي نرى السماء بلون أزرق شاحب.