2. Diffusion moléculaire, bleu du ciel, absorption atmosphérique
Par temps clair, si on observe le ciel à 900 du Soleil à travers un analyseur (lame Polaroid, par exemple), on constate que la lumière émise est fortement polarisée. D'autre part, la lumière provenant du ciel est bleue, et on peut penser que le bleu du ciel est dû à la diffusion de la lumière solaire par de très fines particules en suspension dans l'atmosphère. On admet que les particules diffusantes sont les molécules qui composent l'air.
Soit μ l'indice de réfraction de l'air, et n le nombre de molécules qu'il contient par centimètre cube. On démontre que, pour une molécule placée en O, l'amplitude diffusée en un point M de l'axe Oy à une distance OM = r a pour expression :
Pour une direction OM faisant un angle θ avec la direction des rayons incidents, l'intensité produite est a2 (1 + cos2θ). Une intégration montre que le flux total Φ diffusé dans tout l'espace par 1 centimètre cube d'air a pour expression :
Considérons un faisceau parallèle de lumière naturelle transportant par centimètre carré un flux Φ = 2 A2. La traversée d'une couche d'épaisseur dz entraîne la diffusion d'un flux dΦ = − Φ dz tel que :
Par intégration de la relation (5), on peut évaluer le flux Φ transmis par une couche d'épaisseu […]
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