几种主要的散射瑞利散射康普顿散射米氏散射拉曼散射瑞利散射

光的散射05物理学杨振东杨云魏旭可王洪超赵凯05海洋技术赵希勇两个问题的思考晴朗的天空看上去为什么总是蓝色的？浩瀚的大海为什么也是蓝色的呢？当光束通过均匀的透明介质时，从侧面是难以看到光的。但当光束通过不均匀的透明介质时，则从各个方向都可以看到光，这是介质中的不均匀性使光线朝四面八方散射的结果，这种现象称为光的散射。例如，当一束太阳光从窗外射进室外内时，我们从侧面可以看到光线的径迹，就是因为太阳光被空气中的灰尘散射的缘故。什么是散射？几种主要的散射瑞利散射康普顿散射米氏散射拉曼散射瑞利散射（Rayleighscattering）定义：线度小于光波长的微粒对入射光的散射。一般悬浮颗粒线度为波长的十分之一，散射光强度与光波长的四次方成反比。公式：表明波长越短，散射光强越大。瑞利401I正午时，太阳直射地球表面，太阳光在穿过大气层时，各种波长的光都要受到空气的散射，其中波长较长的波散射较小，大部分传播到地面上。而波长较短的蓝、绿光，受到空气散射较强，天空中的兰色正是这些散射光的颜色，因此天空会呈现蓝色。（如右图）天空呈现蓝色的解释康普顿散射物质对X射线的散射又称康普顿效应。康普顿效应可归结为：①设入射X射线的波长为λ0，在散射光中除原波长的谱线外还出现波长λ＞λ0的谱线。②波长差Δλ＝λ－λ0随散射角θ（散射光与入射光间的夹角）的增加而增加；散射光中波长为λ的谱线强度随θ的增加而增强。③对不同元素的散射物质，同一散射角时的波长差Δλ均相同；波长为λ的谱线强度随散射元素的原子序数的增加而减弱。康普顿康普顿实验装置示意图石墨的康普顿效应米氏散射米氏散射理论：当混浊介质中悬浮微粒的限度可与入射光波长相比拟，散射光强∝散射光强的角分布不再称对称分布。随着悬浮微粒限度的增大，沿入射光方向的散射光强将大于逆入射光方向的光强。IN1瑞利散射与米氏散射瑞利定律的适用条件是散射体的尺度比光的波长小。较大颗粒对光的散射不遵从瑞利的λ的四次方反比律，为米氏散射。思考：为什么蓝天中漂浮着“白”云？白云是大气中的水滴组成的，因为这些水滴的半径与可见光的波长相比已不算太小了，瑞利定律不再适用，按米-德拜的理论，这样大小的物质产生的散射与波长的关系不大，这就是云雾呈白色的缘故。拉曼散射在X射线的康普顿效应发现以后，海森堡曾于1925年预言：可见光也会有类似的效应。1928年，拉曼在《一种新的辐射》一文中指出：当单色光定向地通过透明物质时，会有一些光受到散射。散射光的光谱，除了含有原来波长的一些光以外，还含有一些弱的光，其波长与原来光的波长相差一个恒定的数量。这种单色光被介质分子散射后频率发生改变的现象，称为并合散射效应，又称为拉曼效应。拉曼拉曼散射：拉曼散射或联合散射在液体和晶体内的光散射产生与入射光频率v0相同的瑞利散射线外，瑞利谱线两侧还有频率v0±v1,v0±v2,……等散射线分析：从经典电磁理论观点看，散射光的频率是入射光频率v0和分子振动的固有频率的联合故拉曼散射又称为联合散射应用：研究分子结构；受激拉曼散射（用激光作光源）可用于研究生物分子结构、测量大气污染等。海水的颜色主要是由海水的光学性质，即海水对太阳光线的吸收、反射和散射造成的。我们知道：太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成，七色光波长长短不一，从红光到紫光，波长由长渐短，其中波长长的红光、橙光、黄光穿透能力强，最易被水分子所吸收。波长较短的蓝光、紫光穿透能力弱，遇到纯净海水时，最易被散射和反射。又由于人们眼睛对紫光很不敏感，往往视而不见，而对蓝光比较敏感。大海为什么是蓝的: