Elektromagnetisk spridning är den fysiska effekten av att en elektromagnetisk våg, såsom ljus eller radiovågor, träffar ett föremål. Istället för att fortsätta i en rak linje, som ljusvågor gör obehindrat, bryts ljuset eller studsar av mikroskopiska strukturer i objektet. Elektromagnetisk spridning är ofta ansvarig för uppkomsten av färg och har flera distinkta former.
Med tillräcklig kunskap om spridningspartiklarna och vågorna är det möjligt att förutsäga hur ljuset kommer att spridas. Processen kan också fungera omvänt, eftersom vetenskaplig observation av spridning kan ge information om den inkommande vågen och partiklarna som sprider den. Studiet av spridning har lett till viktiga framsteg inom flera områden, inklusive datorgenererade bilder, radar och medicinsk teknik.
Varför himlen är blå är en populär fråga som kan förklaras med elektromagnetisk spridning. Rayleigh-spridningen är baserad på experiment från en engelsk forskare från tidigt 20-tal, John Strutt, den tredje baronen av Rayleigh. Hans arbete utfördes på spridningseffekterna av ljusvågor på partiklar som är mindre än de inkommande vågorna. Eftersom blått har en kort våglängd är det särskilt känsligt för spridning eftersom det studsar av gaspartiklar från luften som omger jorden. Röda, gula och orangea nyanser är mycket längre våglängder, varför de bara syns på himlen när man tittar nära eller på solen.
På grund av den lilla storleken på spridningspartiklar i Rayleigh-spridning anses formen på partiklarna inte vara signifikant. Större spridningscentra omfattas av Mie-teorin om elektromagnetisk spridning, uppkallad efter den tyske fysikern Gustav Mie. Mie bestämde att förändringar i färg och opacitet är avgörande för storleken och formen på spridningscentrumet. Hans arbete anses vara särskilt användbart för att förstå elektromagnetisk spridning genom dis eller moln.
Både Rayleigh och Mies lösningar anses vara elastiska, vilket innebär att spridningen av vågor inte försvagar deras energi nämnvärt. Flera andra former som hanterar energiskiften på grund av elektromagnetisk spridning finns också, inklusive Brillouin-, Raman- och Compton-spridning. Comptonspridning anses vara särskilt betydelsefull, eftersom den ger bevis på att ljus kan ha egenskaper av både en våg och en ström av partiklar. Oelastisk elektromagnetisk spridning används inom flera områden, inklusive astrofysik, röntgenteknik och vid mätning av den elastiska responsen från levande vävnad.
Elektromagnetisk spridning är i grunden ett enkelt koncept, synligt i vardagliga situationer. Den vetenskapliga studien av spridning är extremt komplex, och även de olika lösningarna som anges ovan förklarar inte helt effekterna och resultaten av alla spridningssituationer. Det som har upptäckts har lett till enorma vetenskapliga innovationer inom bildteknik, samt låtit oss äntligen förstå exakt varför himlen är blå.