瑞利散射

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瑞利散射和米氏散射都屬于彈性散射。

瑞利散射（Rayleigh scattering）由英國物理學(xué)家瑞利的名字命名。它是半徑比光的波長小很多的微粒對入射光的散射。瑞利散射光的強(qiáng)度和入射光波長λ的4次方成反比：

其中是入射光的光強(qiáng)分布函數(shù)。

也就是說，波長較短的藍(lán)光比波長較長的紅光更易散射。

瑞利散射可以解釋天空為什么是藍(lán)色的。白天，太陽在我們的頭頂，當(dāng)日光經(jīng)過大氣層時，與空氣分子(其半徑遠(yuǎn)小于可見光的波長)發(fā)生瑞利散射，因?yàn)樗{(lán)光比紅光波長短，瑞利散射發(fā)生的比較激烈，被散射的藍(lán)光布滿了整個天空，從而使天空呈現(xiàn)藍(lán)色，但是太陽本身及其附近呈現(xiàn)白色或黃色，是因?yàn)榇藭r你看到更多的是直射光而不是散射光，所以日光的顏色（白色）基本未改變——波長較長的紅黃色光與藍(lán)綠色光（少量被散射了）的混合。

當(dāng)日落或日出時，太陽幾乎在我們視線的正前方，此時太陽光在大氣中要走相對很長的路程，你所看到的直射光中的藍(lán)光大量都被散射了，只剩下紅橙色的光，這就是為什么日落時太陽附近呈現(xiàn)紅色，而天空的其它地方由于光線很弱，只能說是非?；璋档乃{(lán)黑色。如果是在月球上，因?yàn)闆]有大氣層，天空即使在白天也是黑的。

推導(dǎo)

大氣中的離子可視為偶極子，其振蕩會幅射能量。

• 幅射功率為：

（見偶極子#幅射）

其中單個原子的偶極為：

其中ω₀是原子的自然頻率。

• 整體輻射強(qiáng)度為：

• 按輻射強(qiáng)度定義有：

其中n是每單位體積內(nèi)的原子數(shù)。于是有

dI / I = ? γdx

其中

因?yàn)?I = I₀e ^{? γ}，所以距離越遠(yuǎn)，波長較長的強(qiáng)度越低。