Рассеяние света

Рассеяние света следует из принципа Гюйгенса. Свет, проходя через среду, возбуждает колебания электронов в атомах, которые в свою очередь становятся источниками вторичных волн. Возникшие вторичные волны когерентны и гасят друг друга во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны, поэтому в однородной прозрачной среде рассеяние света практически не наблюдается (однородность и когерентность вторичных волн – условие не рассеяния). Если среда содержит неоднородности (инородные частицы или флуктуации плотности среды), то дифракция света на неоднородностях приводит к его рассеянию.

Рассеянием света называют дифракцию на мелких неоднородностях.

При явной неоднородности среду называют мутной: дым - взвесь мельчайших твердых частиц; туман – взвеси в газах мельчайших капелек жидкости; эмульсия – взвесь мельчайших капелек одной жидкости в другой; матовые стекла – включения мелких частиц в твердой среде.

В результате рассеяния света интенсивность его в направлении распространения убывает быстрее, чем в случае только поглощения.

, где - коэффициент экстинкции.

Если размеры неоднородностей малы по сравнению с длиной световой волны, т.е. ~ , то интенсивность рассеянного света пропорциональна

(*)

Эта зависимость называется законом Рэлея (чем меньше длина волны λ, тем больше интенсивность рассеяния света). Рассеяние света наблюдается даже в прозрачной однородной жидкости, т.к. имеются флуктуации плотности, т.е. отклонения плотности в микрообъемах от ее среднего значения за счет хаотического движения молекул. Такое рассеяние света называют молекулярным.

Например, голубой цвет неба объясняется рассеянием синих и фиолетовых лучей на флуктуациях плотности воздуха в атмосфере. При этом голубые лучи согласно (*) рассеиваются сильнее, чем красные и желтые. Когда солнце находится низко, на закате, его лучи проходят большую толщу атмосферы, что приводит к их обогащению более длинными волнами, соответствующими красным тонам.

Дата добавления: 2014-01-13