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光散射现象
发布时间:2015-01-24 丨 阅读次数:

    在光学性质均匀的介质中或两种折射率不同的均匀介质的界面上,无论光的直射、反射或折射,都仅限于在特定的一些方向上,而在其他方向光强则等于零,光线将沿原有的方向传播而不发生散射现象。当光线从一均匀介质进入另一均匀介质时,根据麦克斯韦电磁场理论,它只能沿着折射光线的方向传播,这是由于均匀介质中偶极子发出的次波具有与人射光相同的频率,并且偶极子发出的次波间有一定的位相关系,它们是相干的,在非折射光的所有方向上相互抵消,所以只发生折射而不发生散射。但当光线通过不均匀的介质而偏离其原来的传播方向,发生光的散射。
    光学性质的不均匀可能是由于均匀物质中散布着折射率与它不同的其他物质的大量微粒,也可能是由于物质本身的组成部分(粒子)的不规则聚集;例如尘埃、烟、雾、悬浮液、乳状液以及毛玻璃等。这种浑浊物质的特征是:这些杂质微粒的线度一般来说比光的波长小,它们彼此之间的距离比波长大,而且排列毫无规则。因此,它们在光作用下的振动彼此间没有固定的相位关系。在任何观察点所看到的总是它们所发出的次级辐射的不相干叠加,各处均不会相消,从而形成了散射光。
    如果在均匀介质中掺入一些大小为波长数量级且杂乱分布的颗粒物质,它们的折射率与周围均匀介质的折射率不同,如胶体溶液、悬乳液、乳状物等,原来均匀介质的光学均匀性遭到破坏,次波干涉的均匀性也受到破坏。这种含有不均匀无规则分布的颗粒物质的介质引起了光的散射,称为丁达尔散射(Tyndall)。
    有些介质表面看来均匀纯净,但在均匀介质内部由于密度的起伏(介质中存在着局部密度和平均密度之间统计性的偏离)而破坏了其光学均匀性,也会引起光的散射,例如大气散射,这种散射称为分子散射。当物质处在气、液二相的临界点时密度涨落很大,光波照射其上就会产生强烈的分子散射,这种散射光称为临界乳光。
    上述二种散射(丁达尔散射和分子散射),其散射光的波长(或频率)与入射光一致。除此之外,还有一种散射,称为拉曼散射,其散射光中除了存在与入射光相同波长(或频率)的成分外,还存在其他波长(或频率)的散射。

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