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光的散射
添加时间:10/13/2013
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物质中存在的不均匀团块使进入物质的光偏离入射方向而向四面八方散开,这种现象称为光的散射,向四面八方散开的光,就是散射光。与光的吸收一样,光的散射也会使通过物质的光的强度减弱。

光传播时因与物质中分子(原子)作用而改变其光强的空间分布、偏振状态或频率的过程。当光在物质中传播时,物质中存在的不均匀性(如悬浮微粒、密度起伏)也能导致光的散射(简单地说,即光向四面八方散开)。蓝天、白云、晓霞、彩虹、雾中光,曙光的传播等等常见的自然现象中都包含着光的散射(光的反射)现象。

产生原因

介质中存在大量不均匀小区域是产生光散射的原因,有光入射时,每个小区域成为散射中心,向四面八方发出同频率的次波,这些次波间无固定相位关系,它们在某方向上的非相干叠加形成了该方向上的散射光。J.W.S.瑞利研究了线度比波长要小的微粒所引起的散射,并于1871年提出了瑞利散射定律:特定方向上的散射光强度与波长λ的四次方成反比;一定波长的散射光强与(1+cosθ)成正比,θ为散射光与入射光间的夹角,称散射角。凡遵守上述规律的散射称为瑞利散射。根据瑞利散射定律可解释天空和大海的蔚蓝色和夕阳的橙红色。

对线度比波长大的微粒,散射规律不再遵守瑞利定律,散射光强与微粒大小和形状有复杂的关系。G.米和P.J.W.德拜分别于1908年和1909年以球形粒子为模型详细计算了对电磁波的散射,米氏散射理论表明,只有当球形粒子的半径a<0.3λ/2π时,瑞利的散射规律才是正确的,a较大时,散射光强与波长的关系就不十分明显了。因此,用白光照射由大颗粒组成的散射物质时(如天空的云等),散射光仍为白光。气体液化时,在临界状态附近,密度涨落的微小区域变得比光波波长要大,类似于大粒子,由大粒子产生的强烈散射使原来透明的物质变混浊,称为临界乳光。

波长发生改变的散射与构成物质的原子或分子本身的微观结构有关,通过对散射光谱的研究可了解原子或分子的结构特性。
 

波长较短的光容易被散射,波长较长的光不容易被散射。

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