光的散射應(yīng)用
光的散射現(xiàn)象在各個科學(xué)技術(shù)部門中有廣泛應(yīng)用。通過散射光的測量可以了解到散射粒子的濃度、大小、形狀及取向等，在物理、化學(xué)、氣象等許多方面的研究中得到應(yīng)用。散射光譜又可用于確定物質(zhì)分子與原子的特性。近年來利用強(qiáng)激光可獲得受激光散射，更便于進(jìn)行這種研究與應(yīng)用。
引起光散射的原因：
是由于媒質(zhì)中存在著其他物質(zhì)的微粒，或者由于媒質(zhì)本身密度的不均勻性(即密度漲落)。
光的散射分為兩類：
a．廷德爾散射[1]
顆粒渾濁媒質(zhì)(顆粒線度和光的波長差不多)的散射，散射光的強(qiáng)度和入射光的波長的關(guān)系不明顯，散射光的波長和入射光的波長相同。
b.分子散射
光通過純凈媒質(zhì)時，由于構(gòu)成該媒質(zhì)的分子密度漲落而被散射的現(xiàn)象。分子散射的光強(qiáng)度和入射光的波長有關(guān)，但散射光的波長仍和入射光相同。
光通過不均勻介質(zhì)時部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象。偏離原方向的光稱散射光，散射光一般為偏振光（線偏振光或部分偏振光，見光的偏振）。散射光的波長不發(fā)生變化的有廷德耳散射、分子散射等，散射光波長發(fā)生改變的有拉曼散射、布里淵散射和康普頓散射等。廷德耳散射由英國物理學(xué)家J.廷德耳首先研究，是由均勻介質(zhì)中的懸浮粒子引起的散射，如空氣中的煙、霧、塵埃，以及浮濁液、膠體等引起的散射均屬此類。真溶液不會產(chǎn)生廷德耳散射，故化學(xué)中常根據(jù)有無廷德耳散射來區(qū)別膠體和真溶液。分子散射是由于物質(zhì)分子的熱運(yùn)動造成的密度漲落而引起的散射，例如純凈氣體或液體中發(fā)生的微弱散射。
產(chǎn)生光散射的原因
介質(zhì)中存在大量不均勻小區(qū)域是產(chǎn)生光散射的原因，有光入射時，每個小區(qū)域成為散射中心，向四面八方發(fā)出同頻率的次波，這些次波間無固定相位關(guān)系，它們在某方向上的非相干疊加形成了該方向上的散射光。J.W.S.瑞利研究了線度比波長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強(qiáng)度與波長λ的四次方成反比；一定波長的散射光強(qiáng)與(1+cosθ)成正比，θ為散射光與入射光間的夾角，稱散射角。凡遵守上述規(guī)律的散射稱為瑞利散射。根據(jù)瑞利散射定律可解釋天空和大海的蔚藍(lán)色和夕陽的橙紅色。
對線度比波長大的微粒，散射規(guī)律不再遵守瑞利定律，散射光強(qiáng)與微粒大小和形狀有復(fù)雜的關(guān)系。G.米和P.J.W.德拜分別于1908年和1909年以球形粒子為模型詳細(xì)計算了對電磁波的散射，米氏散射理論表明，只有當(dāng)球形粒子的半徑a<0.3λ/2π時，瑞利的散射規(guī)律才是正確的，a較大時，散射光強(qiáng)與波長的關(guān)系就不十分明顯了。因此，用白光照射由大顆粒組成的散射物質(zhì)時(如天空的云等)，散射光仍為白光。氣體液化時，在臨界狀態(tài)附近，密度漲落的微小區(qū)域變得比光波波長要大，類似于大粒子，由大粒子產(chǎn)生的強(qiáng)烈散射使原來透明的物質(zhì)變混濁，稱為臨界乳光。
波長發(fā)生改變的散射與構(gòu)成物質(zhì)的原子或分子本身的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過對散射光譜的研究可了解原子或分子的結(jié)構(gòu)特性。
波長較短的光容易被散射,波長較長的光不容易被散射。