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Rayleigh, Diffusion de | Dessins et plans | Atmosphère | Rayonnement solaire | Lumière -- Absorption | Photographie | Lumière -- Diffusion | Diffusion atmosphérique | Photons -- Diffusion | Ondes électromagnétiques | Bleu | Plumes | Vert | Irisation | Mélanine | Ondes électromagnétiques -- Diffusion |
Diffusion de Rayleigh dans une plume. Source : http://data.abuledu.org/URI/50be5b3b-diffusion-de-rayleigh-dans-une-plume

Diffusion de Rayleigh dans une plume

Schéma du phénomène de diffusion de Rayleigh dans une plume : les mélanines diffusent les courtes longueurs d'onde ; il y a donc des plumes bleues sans pigments bleus ! La plupart des oiseaux disposant de plumes vertes ou bleues, comme les espèces du genre Pavo, ne synthétisent pas de pigments de ces couleurs1. Ceci n'est possible que grâce à l'effet Tyndall. La couleur se visualise sur les ramifications latérales de la plume appelées barbes, les cellules la constituant peuvent contenir des microgranules à l'origine de ce phénomène. En effet, les rayons incidents à la plume rencontrent des microgranules de mélanine (noire) de très petite taille et peu concentrées, ces microgranules réfléchissent donc les ondes bleues et laissent filtrer les rayons à grande longueur d'onde. Une partie de ces rayons peut être réfléchie par des pigments situés sous les microgranules (cas des plumes vertes qui contiennent des pigments jaunes), le reste des longueurs d'onde est absorbé par des microgranules très concentrées. Ainsi la plume ne présente pas le même ton de couleur selon l'angle (phénomène d'irisation), et de dos la plume est de couleur noire (la couleur de la mélanine). Ce phénomène est semblable aussi pour la coloration des yeux chez l'homme.

Diffusion de Rayleigh des ondes électromagnétiques. Source : http://data.abuledu.org/URI/50be596f-diffusion-de-rayleigh-des-ondes-electromagnetiques

Diffusion de Rayleigh des ondes électromagnétiques

Diffusion Rayleigh (ou diffusion élastique) d'une onde électromagnétique par un atome. Le nuage électronique est déformé par le champ électrique de l'onde. Le barycentre des charges négatives oscille donc par rapport au noyau (positif), il se crée un dipôle électrostatique vibrant qui rayonne dans toutes les directions. L'onde électromagnétique peut être décrite comme un champ électrique oscillant couplé à un champ magnétique oscillant à la même fréquence. Ce champ électrique va déformer le nuage électronique des atomes, le barycentre des charges négatives oscillant ainsi par rapport au noyau (charge positive). Le dipôle électrostatique ainsi créé rayonne, c'est ce rayonnement induit qui constitue la diffusion Rayleigh.

Rayons du crépuscule. Source : http://data.abuledu.org/URI/50be3dfe-rayons-du-crepuscule

Rayons du crépuscule

Rayons du crépuscule : les différentes couleurs sont dues à la dispersion de la lumière produite par l'atmosphère. Quand la lumière traverse l'atmosphère, les photons interagissent avec elle à travers la diffusion des ondes. Si la lumière n'interagit pas avec l'atmosphère, c'est la radiation directe et cela correspond au fait de regarder directement le soleil. Les radiations indirectes concernent la lumière qui est diffusée dans l'atmosphère. Par exemple, lors d'un jour couvert quand les ombres ne sont pas visibles il n'y a pas de radiations directes pour la projeter, la lumière a été diffusée. Un autre exemple, dû à un phénomène appelé la diffusion Rayleigh, les longueurs d'onde les plus courtes (bleu) se diffusent plus aisément que les longueurs d'onde les plus longues (rouge). C'est pourquoi le ciel parait bleu car la lumière bleue est diffusée. C'est aussi la raison pour laquelle les couchers de soleil sont rouges. Parce que le soleil est proche de l'horizon, les rayons solaires traversent plus d'atmosphère que la normale avant d'atteindre l'œil par conséquent toute la lumière bleue a été diffusée, ne laissant que le rouge lors du soleil couchant.