光的散射guang de sanshe

光通过光学性质不均匀媒质时，部分光线偏离原来方向而分散传播的现象。当光在媒质中传播时，媒质中的原子、分子、电子发生受迫振动，成为次级子波源。如果媒质是光学均匀的，这些次级子波是相干的，在非光线传播方向上它们互相抵消，观察不到散射现象。为了能够散射光，媒质中必有能破坏子波相干性的不均匀结构。光学性质的不均匀性有两个来源，一是媒质中存在杂质，一是媒质本身密度不均匀。
如果在均匀媒质中存在杂质微粒，即混浊媒质，例如有尘埃的空气，乳状液，悬浮液等，它们的折射率跟周围均匀媒质的折射率不同，这些杂质质点是无规则排布的，引起光的散射，这类散射现象称廷德耳散射，或廷德耳效应，为英国物理学家J.廷德耳(Tyndall)于1809年首先研究。散射粒子的线度对散射光的性质有很大影响，如果线度不大于波长的1/10，则为瑞利散射，为瑞利(Rayleigh)于1871年首先从理论上研究。他得出这种散射光的强度与散射方向有关，并且与光波频率四次方成正比：

I∞ω₄∞₁/λ4,

这叫瑞利定律。如果媒质中，散射杂质粒子的线度比光波长大，则为米氏散射（或叫大粒子散射），为G.米在1908年首先研究。米氏证明，大粒子的散射不服从瑞利定律，它的散射光强与光波长无关。从点燃的纸烟冒出的烟的颜色变化可以说明两种散射的区别：烟的微粒是细小的碳粒，服从瑞利散射，紫光频率约是红光的1.8倍，因而紫光的散射光强是红光的(1.8)4≈10倍，故烟看上去呈蓝色；而从口中喷出的烟，由于凝聚了水蒸汽，颗粒变大，属于米氏散射，它的散射光呈灰白色。天空服从瑞利散射，当观察晴朗天空时，进入人眼的是阳光经过大气时的侧向散射光，故呈蓝色；落日时直视太阳所看到的是经散射后的阳光，剩余的长波成分较强，故呈红色。天空中的白云由较大水滴组成，服从米氏散射，故呈白色。媒质光学性质的不均匀性也可能是由于媒质本身密度不均匀性造成的，纯净媒质中各处总有瞬时密度起伏，这也构成折射率分布的不均匀，引起光的散射，这种散射叫分子散射，它也服从瑞利散射的规律，可看为瑞利散射的一种。如高空纯净大气对阳光的散射，它使高空呈蓝色。瑞利散射与分子散射一般来说，散射光强都是较微弱的。以上所述散射光，其波长与入射光相同。还有一类散射，其散射波长与入射波长不同，参见喇曼散射。当入射光是自然光时，各种散射光一般都具有偏振性。光的散射现象在许多科技部门中都有应用。通过散射光的测量可以了解散射粒子的大小、浓度、形状及取向等，散射光谱的研究可以确定物质分子、原子的特性，获得关于晶体、液体与胶体等物质的结构方面的知识。近年来利用强激光可获得受激散射，更便于这种研究与应用。