瑞利散射

(2009-07-30 10:37:31)

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标签： 教育

分类： 词条释义

以下出自：维基百科http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%91%9E%E5%88%A9%E6%95%A3%E5%B0%84

瑞利散射和米氏散射都属于弹性散射。

瑞利散射（Rayleigh scattering）由英国物理学家瑞利的名字命名。它是半径比光的波长小很多的微粒对入射光的散射。瑞利散射光的强度和入射光波长λ的4次方成反比：

 

其中是入射光的光强分布函数。

也就是说，波长较短的蓝光比波长较长的红光更易散射。

瑞利散射可以解释天空为什么是蓝色的。白天，太阳在我们的头顶，当日光经过大气层时，与空气分子(其半径远小于可见光的波长)发生瑞利散射，因为蓝光比红光波长短，瑞利散射发生的比较激烈，被散射的蓝光布满了整个天空，从而使天空呈现蓝色，但是太阳本身及其附近呈现白色或黄色，是因为此时你看到更多的是直射光而不是散射光，所以日光的颜色（白色）基本未改变——波长较长的红黄色光与蓝绿色光（少量被散射了）的混合。

当日落或日出时，太阳几乎在我们视线的正前方，此时太阳光在大气中要走相对很长的路程，你所看到的直射光中的蓝光大量都被散射了，只剩下红橙色的光，这就是为什么日落时太阳附近呈现红色，而天空的其它地方由于光线很弱，只能说是非常昏暗的蓝黑色。如果是在月球上，因为没有大气层，天空即使在白天也是黑的。

推导

大气中的离子可视为偶极子，其振荡会幅射能量。

• 幅射功率为：

（见偶极子#幅射）

其中单个原子的偶极为：

其中ω₀是原子的自然频率。

• 整体辐射强度为：

• 按辐射强度定义有：

其中n是每单位体积内的原子数。于是有

dI / I = ? γdx

其中

因为 I = I₀e ^{? γ}，所以距离越远，波长较长的强度越低。