什么是瑞利散射?它是怎么被发现的?

1904年,英国科学家瑞利在研究稀有气体氩的时候,看到一片神秘而迷人的深蓝色光,这一发现被瑞利称为瑞利散射。研究表明光凭借着比波长还微小的粒子散射于四面八方。瑞利散射与光波长有关,波长越短散射就越强大,当波长减少到一半时,瑞利散射的强度便会增强至16倍,而波长越长的光,瑞利散射强度则越弱。瑞利散射现象对于光的传播有十分重要的意义。

英国科学家J.W.S.瑞利在19世纪末研究天空颜色时提出的。因最初用于解释大气分子对可见光的散射,故又称分子散射。凡是粒子尺度远小于入射波长的散射现象,统称为瑞利散射。这种散射光的强度随不同的散射角 □(入射光方向和散射光方向的夹角)而变。以□(□)表示单位强度的自然光入射时,单个粒子在□方向单位立体角中散射的光通量,则有:

□式中 □为粒子的折射率。瑞利散射具有如下特点:①散射光强与波长四次方成反比。②粒子前半部和后半部的散射光通量相等,按(1+cos□□)的关系分布。③前向(□ =0)和后向(□=180□)的散射光最强,都比垂直方向(□ =90□、270□)强一倍。④前向和后向的散射光与入射光偏振状态相同;而垂直方向的散射光为全偏振,即其平行分量(振动方向与观测平面平行的分量,观测平面系由入射光和散射光组成的平面)为零,只存在垂直分量(图1 瑞利散射的光强分布)。


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