Raleighstreuung

Treffen elektromagnetische Wellen auf kleine Teilchen, deren Durchmesser im Vergleich zur Wellenlänge der Welle sehr klein ist, so treten elastische Streu-Effekte auf, die als Rayleigh-Streuung bezeichnet werden. Bei der elastischen Streuung wird die kinetische Energie der Teilchen innerhalb des Systems bewahrt, in dem die Streuung stattfindet. Daher haben die gestreuten Photonen die gleiche Energie wie die einfallenden Photonen. Rayleigh-Streuung entsteht z.B. beim Auftreffen von Licht auf die Moleküle von transparenten Festkörpern, Flüssigkeiten oder Gasen, wie z.B. in der Erdatmosphäre oder auch in Lichtwellenleitern. Ihren Ursprung hat die Streuung in der Polarisierbarkeit der Teilchen des Mediums, welches die elektromagnetische Welle durchläuft. Dabei hat die Rayleigh-Streuung keine Auswirkungen auf den Zustand des Mediums selbst. Die Stärke der Streuung ist dabei von der Frequenz abhängig, wobei elektromagnetische Wellen mit kürzeren Wellenlängen stärker gestreut werden. Die kinetische Energie der zufälligen Teilchen des Systems, in dem die Streuung stattfindet, bleibt bei der Raleigh-Streuung gleich, folglich stimmt die Frequenz des einfallenden Lichts mit der des gestreuten Lichts überein.

Im oben angeführten Beispiel der Streuung in der Erdatmosphäre an molekularem Sauerstoff und Stickstoff tritt noch ein zweiter Streueffekt auf, die Raman-Streuung. Bei dieser handelt es sich allerdings um eine inelastischen Streuanteil, der eine minimale Verschiebung der Wellenzahl des Photons bewirkt.