Lo scattering di Rayleigh è un fenomeno fisico in cui la luce viene dispersa in direzioni diverse da particelle molto piccole. Queste particelle sono molto più piccole della lunghezza d’onda della luce coinvolta e possono anche essere piccole come un singolo atomo. La diffusione di Rayleigh è più comunemente osservata nei gas sebbene possa verificarsi sia nei liquidi che nei solidi. La quantità di dispersione presente dipende dalle proprietà polarizzanti di un particolare tipo di particella e può variare a seconda degli elementi coinvolti.
La quantità di dispersione dipende da una serie di fattori. Perché lo scattering sia noto come scattering di Rayleigh, la particella deve essere molto più piccola della lunghezza d’onda della luce &mdahs; se la particella è vicina alla dimensione della lunghezza d’onda allora le approssimazioni usate per lo scattering di Rayleigh non sono più corrette. Tuttavia, più grande è la particella, maggiore è l’intensità della diffusione, mentre maggiore è la lunghezza d’onda, minore è l’intensità di dispersione.
La luce può essere dispersa sia dagli atomi che dalle molecole. Quando è coinvolto un atomo o una singola particella, è possibile utilizzare l’approssimazione di piccola dimensione. Questo utilizza diverse ipotesi, principalmente che la particella è molto piccola e che il raggio della particella e l’indice di rifrazione possono essere misurati. Una molecola spesso non ha un raggio così chiaramente definito e quindi devono essere utilizzate formule leggermente diverse per calcolare l’intensità della dispersione. In questo caso la polarizzabilità – la quantità di cui la carica sulla molecola sarà influenzata da un campo elettrico – viene utilizzata per calcolare l’intensità di scattering.
Lo scattering di Rayleigh è il meccanismo che rende il cielo blu. Quando la luce solare viaggia attraverso l’atmosfera, viene dispersa dalle particelle presenti. Alcune lunghezze d’onda della luce, tuttavia, sono disperse più di altre. In questo caso, la luce blu viene dispersa in modo più efficiente e il cielo appare blu per la maggior parte del tempo. L’unica eccezione è durante il tramonto o l’alba, dove i raggi del sole passano direttamente attraverso l’atmosfera. In questo caso, il cielo appare più rosso poiché la luce rossa non è diffusa tanto quanto il blu e può attraversare l’atmosfera inalterata.
Esistono anche diverse applicazioni pratiche dello scattering di Rayleigh utilizzate nella tecnologia moderna. Ad esempio, il fatto che la luce sia diffusa viene utilizzato in alcune fibre ottiche. Affinché le fibre ottiche funzionino correttamente è necessaria una certa dispersione dei segnali ottici e ciò si ottiene utilizzando piccole particelle.