No.85432のやっぱりレイリー散乱について

質問

レーザ光の波長と散乱粒子の大きさに関わる粒径パラメータ
α＝πＤ／λ
λはレーザ光の波長、Ｄは粒子の直径
レイリー散乱はα＜0.4の範囲とされているようですが,0.4はどこからでできたのですか。
α＝0.4 は何散乱かという意味がないといっても0.4になったらどう考えるべきでしょうか？
そもそも粒径パラメータとは何でしょうか？

回答No.1

ecosys

まず、粒子による光の散乱は、粒子の大きさによりレーリー散乱とミー散乱に分かれます。一口で言えば、粒子の粒径が波長より小さいときがレーリー散乱で、大きいときがミー散乱となります。

　従って、どちらの散乱が起こるかは、粒径と波長の比で決まります。これが粒径パラメータが関係する理由です。

　レーリー散乱とミー散乱の違いは、主に散乱光の角度依存性と波長依存性に現れます。

　レーリー散乱では入射光の方向に散乱する光（前方散乱光）と入射光の方向と反対方向に散乱する光（後方散乱光）が同じ強度になります。一方、ミー散乱では前方散乱光が後方散乱光に比べずっと強くなるという違いがあります。特に粒径パラメータが２．５以上になるとほとんど後方散乱光はありません。

　波長依存性については、レーリー散乱の場合は、波長の４乗に反比例しますが、ミー散乱の場合はもっと複雑な波長依存性があります。

　粒径パラメータが０．４という値は、これらの散乱のほぼ切り替わる点にあたり、これ以下では、前方散乱と後方散乱がほぼ等しくなりますが（レーリー散乱）、これ以上になると、粒径パラメータが増加するにつれ前方散乱の割合が大きくなっていきます（ミー散乱）。

　古典的な描像としては、レーリー散乱では、散乱体が電磁波が照射されることにより電気的な分極を起こし（電荷の偏りが起こり、双極子モーメントが誘起される）、この分極により電磁波が発生する現象です。一方、ミー散乱は、微小球による電磁波の回折、屈折現象です。

　ただ、レーリー散乱は粒径パラメータが１よりもずっと小さい分子レベルの粒子による散乱で、今回問題にしている０．４付近の散乱についてもミー散乱であると記述した本もあります。ご参考まで。

お礼

レイリー散乱とミー散乱が０．４ではっきり分かれるわけではなく徐々に切り替わっていくと思えばいいのですね.
ありがとうございます.納得です.