Welche Arten von Wechselwirkungen treten auf? Wie wirken sie sich aus?
Bei der Rayleigh-Streuung kommt es aufgrund der kleinen Partikel beim Auftreffen der elektromagnetischen Welle zu Polarisation des gestreuten Lichts. Je nachdem, ob der elektrische Feldvektor E der elektromagnetischen Welle senkrecht oder waagrecht steht, wird das Licht horizontal oder vertikal polarisiert.
Auftreffende unpolarisierte Strahlung
Graphik 1: 3 dimensionale Darstellung des unpolarisierten Lichts [Petty, 2006]
Intensität des gestreuten unpolarisierten Lichts:
mit: I0 ... Intensität des auftreffenden Lichtstrahls
λ ... Wellenlänge der auftreffenden Strahlung
Θ ... Streuwinkel
R ... Abstand zum Teilchen
n ... Brechungsindex des Teilchens
d ... Durchmesser des Teilchens
Der Streuwinkel wird in der Ebene senkrecht zum einfallenden Licht gemessen. Er ist in Richtung des ursprünglichen Strahls und in entgegengesetzter Richtung symmetrisch.
Integriert man über die Umgebung des Partikels, erhält man den absoluten Streu- oder Wirkungsquerschnitt:
Auftreffende vertikal polarisierte Strahlung
Graphik 2: 3 dimensionale Darstellung des vertikal polarisierten Lichts [Petty, 2006]
Auftreffende horizontal polarisierte Strahlung
Graphik 3: 3 dimensionale Darstellung des horizontal polarisierten Lichts [Petty, 2006]
Bei sehr, sehr kleinen Partikeln ist der Streuungseffekt vernachlässigbar, da der Absorptionseffekt überwiegt. Die Absorption ist proportional zur Weglänge und unabhängig von der Partikelgröße.
Wolken können sich somit strahlungsmäßig wie ein absorbierendes Gas verhalten. Dieser Aspekt spielt in der Mikrowellen-Fernerkundung von Wolken eine große Rolle.