6.3光的散射

3 瑞利散射
把线度小于光的波长的微粒对入射 光的散射，称为瑞利散射（Rayleigh scattering）。
瑞利散射不改变原入射光的频率。
Rayleigh scattering
瑞利定律的适用条件是散射体的尺度比光的波 长小，在这条件下作用在散射体上的电场可视为 交变的均匀场，散射体在这样的极化，只感生电 偶极矩而无更高级的电矩。
由于白光中的短成分被更多地散射掉了，在直射 的日光中剩余较多的自然是长波成分了。早晚阳光以 很大的倾角穿过大气层，经历大气层的厚度要比中午 时大得多，从而大气的散射效应也要强烈得多，这便 是旭日初升时颜色显得特别殷红的原因。 白云是大气 中的水滴组成的，因为这些水滴的半径与可见光的波 长相比已不算太小了，瑞利定律不再适用，按米-德拜 的理论，这样大小的物质产生的散射与波长的关系不 大，这就是云雾呈白色的缘故。
较大颗粒对光的散射不遵从瑞利的λ的四次方 反比律。
4 散射光的偏振性
5 散射光的强度
y
Leabharlann Baidu
I z I0 cos2
O
x


Iy I0
z
C
I I0 (1 cos2 )
6 两种散射
海市蜃楼
按照介质不均匀结构的性质，散射可以分为以 下两大类： (1) 悬浮微粒的散射或廷德尔（J.Tyndall，1820-1893） 散射，例如在胶体、乳浊液以及含有烟、雾或灰尘 的大气中的散射。 (2) 分子散射（molecular scattering），这是由于分子 热运动造成的密度局部涨落而引起的光的散射。例 如，即使是光学性质完全均匀的物质，当它处在临 界点附近时，密度涨落很大，光照射在其上就会发 生强烈的分子散射，这就是所谓临界乳光现象。
2 四射区别
散射、反射和衍射
小障碍物使波发生散射，较大物体使波发生反射， 边缘部分发生衍射。 按不均匀团块的性质、散射可 分为两大类：
（1）悬浮质点的散射：如胶体、乳浊液、含有烟、 雾、灰尘的大气中的散射必于此类。
（2）分子散射：即使十分纯净的液体或气体，也能 产生比较微弱的散射，这是由于分子热运动造成密 度的局部涨落引起的，这种散射，称为分子散射， 物质处临界点时密度张落很大，光线照射在其上， 就会发生强烈的分子散射，这种现象叫做临界乳光。
6.3光的散射
1 光的散射现象
当光束通过均匀的透明介质时，从侧面是难 以看到光的。但当光束通过不均匀的透明介质时， 则从各个方向都可以看到光，这是介质中的不均 匀性使光线朝四面八方散射的结果，这种现象称 为光的散射。
例如，当一束太阳光从窗外射进室外内时， 我们从侧面可以看到光线的径迹，就是因为太阳 光被空气中的灰尘散射的缘故。
见P391 例题6.1
一天天空变化
问：天空为什么是蓝的？旭日和夕阳为什
么是红的？云为什么是白的？
答：首先，白昼天空之所以是亮的，完全是大气散射阳光
的结果。如果没有大气，即使在白昼，人们仰观天空，将 看到光辉夺目的太阳悬挂在漆黑的背景中。这景象是宇航 员司空见惯了的。由于大气的散射，将阳光从各个方向射 向观察者，我们才看到了光亮的天穹，按瑞利定律，白光 中的短波成分（蓝紫色）遭到散射比长波成分（红黄色） 强烈得多，散射光乃因短波的富集而呈蔚蓝色。瑞利曾对 天空中各种波长的相对光强作过测量，发现与反比律颇相 吻合。大气的散射一部分来自悬浮的尘埃，大部分是密度 涨落引起的分子 散射，后者的尺度往往比前者小得多，瑞 利反比律的作用更加明显。所以每当大雨初霁、玉宇、澄 清了尘埃的时候，天空总是蓝得格外美丽可爱，其道理就 在这里.