este problema se puede tratar de diversas maneras, sin embargo te enseñamos la solución más completa para nosotros.
Solución:
Uno pensaría que esas moléculas tendrían que poseer algún grado de alineación común para producir luz que posea una polarización no aleatoria.
Las moléculas son entidades mecánicas cuánticas y la luz que interactúa con moléculas individuales debe pensarse en fotones. Sin embargo, la luz electromagnética clásica con su descripción por las ecuaciones de Maxwell emerge correctamente del marco cuántico, por lo que es mejor para la detección colectiva, como lo es la polarización masiva, pensar en términos de luz clásica como explica la respuesta de David.
Entonces, las diferencias en la polarización provienen del hecho de que los rayos del sol son unidireccionales, la perpendicular al rayo define un plano para el campo E y, según el ángulo de dispersión, los diferentes componentes se dispersarán de manera diferente.
Mire la formulación clásica de la dispersión de Raleigh
La dispersión de Rayleigh resulta de la polarizabilidad eléctrica de las partículas. El campo eléctrico oscilante de una onda de luz actúa sobre las cargas dentro de una partícula, haciendo que se muevan a la misma frecuencia. La partícula, por lo tanto, se convierte en un pequeño dipolo radiante cuya radiación vemos como luz dispersa. Las partículas pueden ser átomos o moléculas individuales; puede ocurrir cuando la luz viaja a través de sólidos y líquidos transparentes, pero se ve de manera más prominente en los gases.
Los mismos resultados saldrán al pensar en fotones y moléculas, de una manera matemática mucho más complicada.
La “alineación común” que busca producir polarización proviene de la direccionalidad de la luz y la estratificación de niveles en la atmósfera.
Creo que su pregunta se basa realmente en la isotropía y la anisotropía: ¿cómo puede un medio isotrópico producir un efecto anisotrópico? La respuesta es que la dirección de la luz del sol proporciona una dirección preferida.
Dado que la atmósfera es isotrópica, la polarización (si existe) de la luz solar dispersa deber tienen simetría radial alrededor del eje definido por la dirección de la luz solar.
la luz dispersa es polarizado, debido a que A) el campo E de la luz solar siempre es perpendicular a su dirección de propagación, y B) la luz es dispersada por partículas muy pequeñas principalmente en ángulo recto con el campo E de la luz, con polarización alineada con el campo E. Este es un efecto clásico, como lo señaló @Ruslan. Consulte la sección sobre “Polarización por dispersión” en este documento.
La luz que pasa a través de un fluido puede polarizarse por dos razones. Llamamos a esta interacción, donde las diferentes polarizaciones de la luz se dispersan de manera diferente, “birrefringencia”. Primero, si los componentes del fluido tienen alguna dirección preferida, entonces la luz se polarizará en la orientación correspondiente (por ejemplo, moléculas quirales). En segundo lugar, si el propio fluido está dispuesto en alguna estructura (por ejemplo, estratificación).
Consideremos el primer escenario abordando el caso de las moléculas quirales. Una molécula se llama “quiral” si no posee simetría especular. De esta manera, las moléculas no quirales poseen una propiedad de mano, relacionada por un giro de espejo, siendo las moléculas de mano izquierda las contrapartes de las partículas de mano derecha. De manera similar, la luz tiene una lateralidad: podemos pensar que la luz viene en polarizaciones circulares hacia la izquierda y hacia la derecha. La luz de mano izquierda interactuará de manera diferente con una molécula quiral que la luz de mano derecha. No es difícil convencerse de que la quiralidad neta de las moléculas quirales orientadas al azar no se cancela. Considere, por ejemplo, la dirección en la que necesita girar un perno al apretarlo y luego girar el perno. ¿Cambia la dirección en la que necesita girar el perno para apretarlo? Steve Mold tiene un buen video sobre este tema https://www.youtube.com/watch?v=SKhcan8pk2w
El otro escenario es rebotar en una superficie. Similar a las dos polarizaciones circulares de la luz, podemos pensar que la luz está compuesta por dos polarizaciones lineales. La dirección de las dos polarizaciones es ortogonal a la trayectoria de la luz. Por lo tanto, cuando rebota en una superficie en un ángulo oblicuo, solo un vector de polarización será tangencial a la superficie, mientras que el otro apuntará hacia adentro o hacia afuera de la superficie. Las dos polarizaciones lineales de la luz que rebota en una superficie plana se dispersarán de manera diferente, lo que provocará una birrefringencia.
En la atmósfera, el O2 y el N2 son simétricos especulares, es decir, no son quirales. Tal vez haya moléculas quirales en la atmósfera, pero es probable que solo aparezcan en pequeñas cantidades. La fuente más importante de birrefringencia en la atmósfera es la estratificación. Debido a que la atmósfera se vuelve menos densa a mayores altitudes, el gradiente de densidad actúa efectivamente como una superficie, interactuando de manera diferente con las dos polarizaciones lineales de la luz. Si tiene un par de gafas de sol polarizadas, puede ver este efecto por sí mismo mirando al cielo en un día soleado e inclinando la cabeza. Debería notar que el cielo se vuelve más brillante y más oscuro según el ángulo en el que incline sus anteojos de sol polarizados.
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