芝士回答來自: 芝士回答 2021-08-13

光的散射 （1）定義或解釋

光傳播時因與物質中分子（原子）作用而改變其光強的空間分佈、偏振狀態或頻率的過程。當光在物質中傳播時，物質中存在的不均勻性（如懸浮微粒、密度起伏）也能導致光的散射（簡單地說，即光向四面八方散開）。藍天、白雲、曉霞、彩虹、霧中光的傳播等等常見的自然現象中都包含著光的散射現象。

（2）說明

①引起光散射的原因是由於媒質中存在著其他物質的微粒，或者由於媒質本身密度的不均勻性（即密度漲落）。

②一般由光的散射的原因不同而將光的散射分為兩類：

a．廷德爾散射［1］。

顆粒渾濁媒質（顆粒線度和光的波長差不多）的散射，散射光的強度和入射光的波長的關係不明顯，散射光的波長和入射光的波長相同。

b。分子散射。

光透過純淨媒質時，由於構成該媒質的分子密度漲落而被散射的現象。分子散射的光強度和入射光的波長有關，但散射光的波長仍和入射光相同。

光透過不均勻介質時部分光偏離原方向傳播的現象。偏離原方向的光稱散射光，散射光一般為偏振光（線偏振光或部分偏振光，見光的偏振）。散射光的波長不發生變化的有廷德耳散射、分子散射等，散射光波長髮生改變的有拉曼散射、布里淵散射和康普頓散射等。廷德耳散射由英國物理學家J。廷德耳首先研究，是由均勻介質中的懸浮粒子引起的散射，如空氣中的煙、霧、塵埃，以及浮濁液、膠體等引起的散射均屬此類。真溶液不會產生廷德耳散射，故化學中常根據有無廷德耳散射來區別膠體和真溶液。分子散射是由於物質分子的熱運動造成的密度漲落而引起的散射，例如純淨氣體或液體中發生的微弱散射。

介質中存在大量不均勻小區域是產生光散射的原因，有光入射時，每個小區域成為散射中心，向四面八方發出同頻率的次波，這些次波間無固定相位關係，它們在某方向上的非相干疊加形成了該方向上的散射光。J。W。S。瑞利研究了線度比波長要小的微粒所引起的散射，並於1871年提出了瑞利散射定律：特定方向上的散射光強度與波長λ的四次方成反比；一定波長的散射光強與（1＋cosθ）成正比，θ為散射光與入射光間的夾角，稱散射角。凡遵守上述規律的散射稱為瑞利散射。根據瑞利散射定律可解釋天空和大海的蔚藍色和夕陽的橙紅色。

對線度比波長大的微粒，散射規律不再遵守瑞利定律，散射光強與微粒大小和形狀有複雜的關係。G。米和P。J。W。德拜分別於1908年和1909年以球形粒子為模型詳細計算了對電磁波的散射，米氏散射理論表明，只有當球形粒子的半徑a＜0。3λ／2π時，瑞利的散射規律才是正確的，a較大時，散射光強與波長的關係就不十分明顯了。因此，用白光照射由大顆粒組成的散射物質時（如天空的雲等），散射光仍為白光。氣體液化時，在臨界狀態附近，密度漲落的微小區域變得比光波波長要大，類似於大粒子，由大粒子產生的強烈散射使原來透明的物質變混濁，稱為臨界乳光。

波長髮生改變的散射與構成物質的原子或分子本身的微觀結構有關，透過對散射光譜的研究可瞭解原子或分子的結構特性。

波長較短的光容易被散射，波長較長的光不容易被散射