什么是瑞利散射定律

瑞利散射定律，一种光学现象，属于散射的一种情况，又称分子散射，粒子尺度远小于入射光波长时小于波长的十分之一，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。

瑞利散射规律是由英国物理学家瑞利勋爵于1900年发现的，因此得名，为了要符合瑞利散射的要求，微粒的直径必须远小于入射波的波长，通常上界大约是波长的十分之一，此时散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比，也就是说，波长愈短，散射愈强，另外，散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的，而

什么是瑞利散射定律?

瑞利散射

定义1：尺度远小于入射光波长的粒子所产生的散射现象。根据英国物理学家瑞利(Lord John William Rayleigh，1842—1919)研究指出，分子散射强度与入射光的波长四次方

成反比, 且各方向的散射光强度是不一样的。

定义2：在介质中传播的光波，由于材料的原子或分子结构随距离变化而引起的散射。

如何根据瑞利散射定律可解释天空和大海的蔚蓝色和夕阳的橙红色

由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射，所以天空看起来是蓝色的。大气对波长较短的光的吸收也比较强，傍晚的阳光穿透过厚厚的大气层时，蓝，紫光大部分被吸收了，剩下红，橙光透过大气射入我们的眼睛，所以傍晚的阳光较红。

光为什么会散射？

介质中存在大量不均匀小区域是产生光散射的原因，有光入射时，每个小区域成为散射中心，向四面八方发出同频率的次波，这些次波间无固定相位关系，它们在某方向上的非相干叠加形成了该方向上的散射光。

J.W.S.瑞利研究了线度比波长要小的微粒所引起的散射，并于1871年提出了瑞利散射定律：特定方向上的散射光强度与波长λ的四次方成反比；一定波长的散射光强与(1＋cosθ)成正比，θ为散射光与入射光间的夹角，称散射角。凡遵守上述规律的散射称为瑞利散射。根据瑞利散射定律可解释天空和大海的蔚蓝色和夕阳的橙红色。

激光在远距离也发生散射，任何光都是会发生散射的，由散射的原理就可以看出。我们现在专门用激光来获得散射研究问题，如散射光谱又可用于确定物质分子与原子的特性。近年来利用强激光可获得受激光散射，更便于进行这种研究与应用。学中有专门的激光光散射仪，是一种新型高精度实验仪器。

为什么秋天的天空会很蓝？

树叶并不是唯一会在秋天变色的事物。你是否也曾在一个秋高气爽的日子仰望天空，发现它的颜色居然如此鲜明澄澈？这并非是你的想象，秋季的天空确实要比以往更蓝，这一切都有科学依据。

要想弄明白为什么天空的颜色在秋天更鲜明，首先你要了解天空为什么是蓝色的。

“天空为什么是蓝色的？”这是很多充满好奇心的小朋友都会问到的一个经典问题。这个问题并不像关于宇宙的其它那些深邃庞杂的奥秘，我们有了这个问题的答案，这多亏了约翰·威廉·斯特拉特。这位19世纪的物理学家因发现了氩元素，于1904年荣获了诺贝尔奖。但是，真正让斯特拉特名垂青史的，是因为他发现了瑞利散射规律。他因继承了爵位，所以称为瑞利勋爵第三，而这一规律就由此命名。瑞利散射规律阐述了光如何在大气分子的散射作用下，呈现出不同的颜色。

我们来回顾一下天空会呈现蓝色的基本原理：太阳光是由多种颜色组成的，不同颜色的光，波长也各不相同。比如，红色光波长最长，而在光谱的另一端，紫色光和蓝色光的波长最短。太阳光线穿过地球大气层，遇到一层很厚的大气分子和灰尘颗粒。这些微粒的大小与波长较短的光接近，所以更易散射蓝色和紫色的光。最后就有了我们看到的蔚蓝的天空。

但是注意，我们虽然看到的是蓝色的天空，但事实上它是紫色的。我们之所以看到的是蓝色而非紫色，是由眼球的生理构造决定的，我们的眼睛对蓝色更敏感。

现在，我们明白了天空为什么是蓝色的，那么就回到最初的那个问题：天空为什么越到深秋越显湛蓝？原因有以下几点。

太阳在天空的位置变低

随着白天逐渐变短，太阳在天空的轨迹逐渐下沉到地平线。这增加了更多散射出来的在地表肉眼可见的蓝光数量。

这正如Wildcard Weather上的表述：“太阳光线不再是位于我们的头顶上方，而是与天空成一定角度。瑞利散射向肉眼散射更多蓝色光线，而间接光则降低了肉眼接收红光和绿光的程度。”

湿度越小，云雾越少

夏日炎炎，不断创下温度新高，而秋日送爽，终于带来丝丝凉意。而且，不仅温度降低了，湿度也减少了。由于空气中水蒸汽减少，云层也不容易形成，雾气也不再笼罩在城市中心了。于是就有了我们头顶的万里晴空。

秋天树叶的暖色与天空的蓝色为互补色

你如果在美术课也制作过色环的话，就会知道蓝色与橙色为互补色。由于它们在色环上处于“对立”的位置，所以秋天，在金色、橙色和红色的树叶映衬下，本就已很蓝的天空，其澄澈之美则更为凸显。

蝌蚪五线谱编译自mnn，译者 一粒宸，转载须授权