يحدث تشتت مي الذي يشار إليه أحيانًا بالنثر في أقل من أربعة آلاف وخمسمئة قدم من الغلاف الجوي، حيث قد تكون العديد من الجسيمات الكروية الأساسية التي يبلغ قطرها نفس الطول الموجي للشعاع الساقط الحالي، ولا تحتوي نظرية تشتت مي على حدود للحجم الأعلى وتتقارب مع حدود البصريات الهندسية للجسيمات الكبيرة.
مفهوم تشتت مي في فيزياء الكم
التشتت من الجزيئات والجسيمات الدقيقة جدًا التي تكون أقل من 1/10 من الطول الموجي وهو في الغالب تشتت رايلي؛ وبالنسبة لأحجام الجسيمات الأكبر من الطول الموجي، يسود تشتت مي، وينتج عن هذا الانتثار نمط يشبه فص الهوائي، مع فص أمامي أكثر حدة وأكثر كثافة للجسيمات الأكبر حجمًا.
لا يعتمد نثر مي بشكل كبير على الطول الموجي وينتج عنه وهج أبيض تقريبًا حول الشمس عند وجود الكثير من المواد الجسيمية في الهواء؛ كما أنه يعطينا الضوء الأبيض من الضباب والضباب، يمتلك جرينلر في كتابه “قوس قزح وهالوس وأمجاد” بعض لوحات الألوان الممتازة التي توضح تشتت مي وغيابه الدراماتيكي في الهواء الخالي من الجسيمات في المناطق القطبية.
يصف حل (Mie) لمعادلات ماكسويل الذي يعرف أيضا بتشتت مي؛ تشتت موجة كهرومغناطيسية مستوية بواسطة كرة متجانسة، والحل يأخذ شكل متسلسل لا نهائي من موجات جزئية كروية متعددة الأقطاب؛ وسميت على اسم غوستاف مي.
يستخدم حل مي أيضًا لحل معادلات ماكسويل للنثر عن طريق المجال الطبقي أو عن طريق أسطوانات لا نهائية أو أشكال هندسية؛ حيث يمكن كتابة معادلات منفصلة للاعتماد الشعاعي والزاوي للحلول؛ ويستخدم مصطلح نظرية مي في بعض الأحيان لهذه المجموعة من الحلول والطرق ولا يشير إلى نظرية فيزيائية منفردة أو قانون.
تشتت مي للضوء بواسطة جسيم كروي في وسط ماص
تم تطوير المعادلات التحليلية لخصائص التشتت الفردي لجسيم كروي مضمن في وسط ماص، والتي تشمل الامتصاص والتشتت وكفاءات الانقراض ووظيفة مرحلة التشتت وعامل عدم التناسق.
وتشتق كفاءات الامتصاص والتشتت باستخدام المجال القريب على سطح الجسيم والذي يتجنب صعوبة الحصول على الانقراض بناءً على النظرية البصرية عند استخدام المجال البعيد، وتظهر النتائج الحسابية أن وسط الامتصاص يؤثر بشكل كبير على تشتت الضوء بواسطة الكرة.
1- ما هو لون تشتت مي
يحدث تشتت مي عندما تكون الأطوال الموجية للضوء المرئي مبعثرة بشكل متساوٍ إلى حد ما؛ إن تشتت مي يعطي الغيوم مظهرها الأبيض نوع آخر من التشتت مسؤول عن المظهر الأبيض للسحب، وتظهر السحب بيضاء عندما تشتت قطرات السحب جميع الأطوال الموجية للضوء المرئي في جميع الاتجاهات.
2- ما الذي يجعل نثر السماء زرقاء
يُعرف نوع التشتت الذي يحدث باسم تشتت رايلي الذي سمي على اسم اللورد رايلي (جون ويليام ستروت) الذي اكتشفه؛ ويزداد هذا النوع من التشتت مع تناقص الطول الموجي للضوء، لذلك يتشتت الضوء الأزرق أكثر من الضوء الأحمر بواسطة جزيئات الهواء الصغيرة في الغلاف الجوي.
3- كيف يؤثر تشتت مي على شكل السماء
ينتج عن نثر مي غيوم بيضاء ووهج حول الشمس، وتكون السماء الزرقاء بسبب تشتت رايلي؛ حيث تظهر الجسيمات الأكبر حجمًا بنية اللون بينما تنتشر الجسيمات الأصغر باللون الأزرق، وينتج عن نثر مي غيوم بيضاء ذات قاع أسود عندما تكون السحب طويلة بما يكفي.
4- هل تشتت مي يعتمد على الطول الموجي
تشتت مي لا يعتمد بشدة على الطول الموجي؛ وهذا هو السبب في أن مثل هذا التشتت من قطرات الماء في السحب أو الضباب أو الضباب ينتج عنه ضوء أبيض.
تطبيقات تشتت مي
- تسمح الشكلية بحساب المجالات الكهربائية والمغناطيسية داخل وخارج جسم كروي وتستخدم بشكل عام لحساب مقدار الضوء المنتشر، (إجمالي المقطع العرضي البصري ).
- استخدمت نظرية مي في الكشف عن تركيز الزيت في المياه الملوثة. نثر المي هو الطريقة الأساسية لتحجيم فقاعات الهواء المنفردة اللامعة في الماء وهي صالحة للتجاويف في المواد ، وكذلك الجزيئات في المواد ، طالما أن المادة المحيطة بشكل أساسي غير ماصة.
في سياق ميكانيكا الكم غير النسبية، تتعامل نظرية تشتت مي مع ظاهرة اصطدام الجسيمات التي تتحرك بسرعات أقل من سرعة الضوء؛ ونظرًا لأن نظرية التشتت تتعلق بالجسيمات الحرة كليًا أو جزئيًا، فهي ذات أهمية قصوى من وجهة النظر التجريبية.
