|
halo-l [ät] ursa.fi
viestiarkisto
Tämä halo-l [ät] ursa.fi-listan viestiarkisto. Huomaa,
että voit vastata viesteihin tältä sivulta ainoastaan, jos olet jo
liittynyt listalle.
» Listan/viestin loppuun
On Thu, 15 Sep 2005, Jarmo Moilanen wrote:
> Kehä voi syntyä myös pienistä jääpartikkeleista, mutta se lasketaan
> kehäksi, koska kyseessä on sironnan aikaansaama ilmiö. Haloissa valo
> heijastuu tai taittuu jääkiteissä. Toki, väljästi tulkittuna sitäkin voi
> sanoa siroamiseksi, mutta tarkemmin ottaen siroaminen on eri asia ja
> tapahtuu vain tarpeeksi pienissä partikkeleissa. Jos taas ideaalinenkin
> jääkide on liian pieni, ei synny haloa kun valo siroaa siitä eikä taitu
> tai heijastu kuten sen halon syntyminen edellyttäisi.
Sirontatutkijana esittäisin tästä eriävän mielipiteeni. Asiaan liittyvä
terminologia on kyllä erinomaisen kirjavaa eri aloilla, mutta mielestäni
selkein jako on sellainen että sironta on yleisnimi joka sisältää
erikoistapauksina nämä heijastumiset ja taittumiset. Yksi peruste tälle on
se, että jos asiaa tarkastellaan ihan fundamentaalisella tasolla aineen ja
sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutuksena, saadaan nämä heijastukset ja
taittumiset ulos teoriasta erikois- tapauksina, mutta niiden
syntymekaniksi on ihan sama kuin vaikkapa molekyylien aiheuttaman
sironnankin tapauksessa. Ne vain ilmenevät eri tavalla suuressa
mittakaavassa.
Eli periaatteessa voi rakentaa tietokonemallin niin että hiukkanen koostuu
yksittäisistä atomista/molekyyleistä (joita kutsun lyhyesti dipoliksi) ja
ratkaisee sironnan erikseen kullekin dipolille. Kunkin dipolin sirottama
säteily siroaa myös kaikista muista dipoleista. Jos hiukkanen koostuu vain
yhdestä dipolista, saadaan ns. molekylaarinen sironta eli Rayleighsironta,
mutta kun dipolien määrää lisätään niin että hiukkasesta tulee
paljon aallonpituutta suurempi, saadaan sirontakuvio joka muistuttaa hyvin
paljon sitä mitä saataisiin yksinkertaisella heijastukseen ja taittumiseen
perustuvalla säteenseurannalla.
Säteenseurannassahan yksinkertaistetaan tilannetta mm. siten että
valonsäteillä ei ole aaltoluonnetta. Se että näin voidaan tehdä perustuu
nimenomaan siihen että hiukkanen on paljon aallonpituutta suurempi.
(voidaan ajatella että vaihetekijällä on tällöin merkitystä vain
lokaalisti, mutta kun katsotaan hiukkasen eri osien välisiä
vuorovaikutuksia, jokaisesta "osasta" siroaa niin paljon eri vaiheita että
ne keskiarvoistuvat pois). Yksinkertaistuksella saadaan malli joka on
erittäin paljon nopeampi kuin "tarkka" fysikaalinen malli, mutta toimii
silti pääsääntöisesti erittäin hyvin.
Tämän pitkähkön sepustuksen nojalla esittäisin että pitäisimme sirontaa
yleiskäsitteenä joka sisältää kaikki erikoistapaukset kuten molekylaarisen
sironnan, diffraktion (taipuminen), heijastuksen ja taittumisen. Fysiikka
on kuitenkin ilmiöissä pohjimmiltaan sama, vain ilmenemisasu on erilainen.
(kuriositeettina mainittakoon että ylläolevakin on vain ns. klassisen
elektrodynamiikan tulkinta asiasta, eli ei huomioi kvantti-ilmiöitä.
Periaatteessa kvanttielektrodynamiikka (QED) kuvaisi valon ja aineen
vuorovaikutuksen vielä tarkemmin. Vaikuttaa kuitenkin vahvasti siltä ettei
edes sirontatutkijan tarvitse osata QED:tä leipänsä eteen :-)
--
Timo Nousiainen
University of Helsinki
Department of Physical Sciences
P.O. Box 64
FIN-00014 University of Helsinki
Tel: 358-9-19151064
Fax: 358-9-19150860
|