Elektromagneettiset aallot ovat yksi tunnetuimmista ja yleisimmin esiintyvistä säteilyn muodoista, jotka käyvät läpi sirontaa. Erityisen tärkeää on valon ja radioaaltojen sironta (erityisesti tutkissa). Useat sähkömagneettisen sironnan eri osa-alueet eroavat toisistaan niin selvästi, että niillä on tavanomaiset nimet. Tärkeimpiä elastisen valon sironnan muotoja (joissa energiansiirto on vähäistä) ovat Rayleigh-sironta ja Mie-sironta. Epäelastiseen sirontaan kuuluvat Brillouin-sironta, Raman-sironta, epäelastinen röntgensironta ja Compton-sironta.
Valon sironta on toinen kahdesta tärkeimmästä fysikaalisesta prosessista, jotka vaikuttavat useimpien esineiden näkyvään ulkonäköön, toinen on absorptio. Valkoisiksi kuvattujen pintojen ulkonäkö johtuu valon moninkertaisesta sironnasta, joka johtuu kohteen sisäisistä tai pinnan epäyhtenäisyyksistä, esimerkiksi kiven muodostavien läpinäkyvien mikroskooppisten kiteiden rajoista tai paperiarkin mikroskooppisista kuiduista. Yleisemmin pinnan kiilto (tai kiilto tai kiilto) määräytyy sironnan perusteella. Voimakkaasti sironnutta pintaa kuvataan tylsäksi tai mattapintaiseksi, kun taas pinnan sironnan puuttuminen johtaa kiiltävään ulkonäköön, kuten kiillotetussa metallissa tai kivessä.
Spektraalinen absorptio, eli tiettyjen värien selektiivinen absorptio, määrittää useimpien esineiden värin, jota kimmoinen sironta hieman muuttaa. Ihon suonien näennäinen sininen väri on yleinen esimerkki, jossa sekä spektriabsorptiolla että sironnalla on tärkeä ja monimutkainen rooli värityksessä. Valon sironta voi myös luoda väriä ilman absorptiota, usein sinisen sävyjä, kuten taivaalla (Rayleigh-sironta), ihmisen sinisessä iiriksessä ja joidenkin lintujen höyhenissä (Prum et al. 1998). Valon resonanssisironta nanohiukkasissa voi kuitenkin tuottaa monia erilaisia erittäin tyydyttyneitä ja elinvoimaisia värisävyjä, erityisesti kun kyseessä on pintaplasmoniresonanssi (Roqué et al. 2006).
Valonsironnan mallit voidaan jakaa kolmeen alueeseen dimensiottoman kokoparametrin α perusteella, joka määritellään seuraavasti:
α = π D p / λ , {\displaystyle \alpha =\pi D_{\text{p}}/\lambda ,}
joissa πDp on hiukkasen ympärysmitta ja λ on väliaineeseen osuvan säteilyn aallonpituus. α:n arvon perusteella nämä alueet ovat:
α ≪ 1: Rayleigh-sironta (pieni hiukkanen verrattuna valon aallonpituuteen); α ≈ 1: Mie-sironta (hiukkanen suunnilleen samankokoinen kuin valon aallonpituus, pätee vain palloille); α ≫ 1: geometrinen sironta (hiukkanen paljon suurempi kuin valon aallonpituus).
Rayleigh-sironta on prosessi, jossa sähkömagneettinen säteily (valo mukaan lukien) siroaa pienestä pallomaisesta tilavuudesta, jonka taitekerroin vaihtelee, kuten hiukkasesta, kuplasta, pisarasta tai jopa tiheysvaihtelusta. Lordi Rayleigh, jonka mukaan tämä ilmiö on saanut nimensä, mallinnti sen ensimmäisen kerran onnistuneesti. Jotta Rayleighin mallia voitaisiin soveltaa, pallon halkaisijan on oltava paljon pienempi kuin sironneen aallon aallonpituus (λ); tyypillisesti ylärajaksi otetaan noin 1/10 aallonpituudesta. Tässä kokoluokassa sirontakeskuksen tarkalla muodolla ei yleensä ole suurta merkitystä, ja sitä voidaan usein käsitellä vastaavan tilavuuden omaavana pallona. Säteilylle ominainen sironta puhtaan kaasun läpi kulkiessaan johtuu mikroskooppisista tiheysvaihteluista kaasumolekyylien liikkuessa, ja nämä vaihtelut ovat yleensä niin pieniä, että Rayleighin mallia voidaan soveltaa. Tämä sirontamekanismi on ensisijainen syy Maan taivaan siniseen väriin kirkkaana päivänä, sillä Rayleighin kuuluisan 1/λ4-suhteen mukaan auringonvalon lyhyemmät siniset aallonpituudet sirontuvat voimakkaammin kuin pidemmät punaiset aallonpituudet. Sironta on absorption ohella tärkein syy siihen, että ilmakehä vaimentaa säteilyä. Sironnan aste vaihtelee hiukkasen halkaisijan ja säteilyn aallonpituuden suhteen funktiona yhdessä monien muiden tekijöiden, kuten polarisaation, kulman ja koherenssin, kanssa.
Suurempien halkaisijoiden osalta Gustav Mie ratkaisi ensimmäisenä pallojen sähkömagneettisen sironnan ongelman, ja Rayleighin vaihteluväliä suurempien pallojen aiheuttama sironta tunnetaan siksi yleensä Mie-sirontana. Mie-järjestelmässä sirontakeskuksen muodosta tulee paljon merkittävämpi, ja teoriaa voidaan soveltaa hyvin vain palloihin ja, tietyin muutoksin, pallo- ja ellipsoideihin. Tiettyjen muiden yksinkertaisten muotojen aiheuttamalle sironnalle on olemassa suljetussa muodossa olevat ratkaisut, mutta mitään yleistä suljetussa muodossa olevaa ratkaisua ei tunneta mielivaltaisille muodoille.
Kumpaakin Mie- ja Rayleigh-sirontaa pidetään kimmoisina sirontaprosesseina, joissa valon energia (ja siten myös aallonpituus ja taajuus) ei muutu merkittävästi. Liikkuvien sirontakeskusten siroamassa sähkömagneettisessa säteilyssä tapahtuu kuitenkin Doppler-siirtymä, joka voidaan havaita ja jota voidaan käyttää sirontakeskuksen/sirontakeskusten nopeuden mittaamiseen sellaisissa tekniikoissa kuin lidar ja tutka. Tähän siirtymään liittyy pieni energiamuutos.
Hiukkasen halkaisijan ja aallonpituuden suhteen arvoilla, jotka ovat yli noin 10, geometrisen optiikan lait riittävät useimmiten kuvaamaan valon vuorovaikutusta hiukkasen kanssa. Mie-teoriaa voidaan edelleen käyttää näille suuremmille palloille, mutta ratkaisu muuttuu usein numeerisesti hankalaksi.
Sironnan mallintamiseen tapauksissa, joissa Rayleigh’n ja Mie:n mallit eivät päde, kuten suuremmissa, epäsäännöllisen muotoisissa hiukkasissa, on olemassa monia numeerisia menetelmiä, joita voidaan käyttää. Yleisimpiä ovat äärellisten elementtien menetelmät, joissa ratkaistaan Maxwellin yhtälöt sironneen sähkömagneettisen kentän jakauman löytämiseksi. On olemassa kehittyneitä ohjelmistopaketteja, joiden avulla käyttäjä voi määrittää sirontaelementin taitekertoimen tai -indeksit avaruudessa ja luoda 2- tai joskus 3-ulotteisen mallin rakenteesta. Suhteellisen suurille ja monimutkaisille rakenteille nämä mallit vaativat yleensä huomattavia suoritusaikoja tietokoneella.
Elektroforeesissa makromolekyylit siirtyvät sähkökentän vaikutuksesta. Elektroforeesissa valonsironnassa sähkökenttä johdetaan nesteen läpi, mikä saa hiukkaset liikkumaan. Mitä suurempi varaus hiukkasilla on, sitä nopeammin ne pystyvät liikkumaan.
