РАССЕЯНИЕ СВЕТА

При прохождении света через неоднородную среду ослабление интенсивности в направлении первичной волны происходит не только из-за поглощения, но и за счёт перераспределения части энергии на неоднородностях по другим направлениям. Это явление называется рассеянием света.

В однородной чистой среде, как известно, вторичные волны, возбуждённые падающим излучением, являются когерентными. В результате их интерференции происходит полное погасание волновых процессов во всех направлениях, кроме направления распространения первичной волны, т.е. рассеяние света отсутствует.

Картина меняется, если в среде имеются хаотически распределённые неоднородности соизмеримые с длиной волны. Дифракция световых волн на таких неоднородностях частично нарушает строгие фазовые соотношения вторичных волн, что приводит к достаточно равномерному распределению части интенсивности по всем направлениям.

Если неоднородность среды создаётся беспорядочно расположенными посторонними частицами, то говорят о рассеянии Тиндаля (или диффузном рассеянии). Такие среды называются мутными. К ним относятся дымы, туманы, суспензии, эмульсии и некоторые твёрдые тела (перламутр, опалы, молочные стёкла).

Рассеяние света наблюдается и в оптически чистых средах. Появление неоднородностей в этом случае обусловлено флуктуациями плотности вещества – ρ, возникающими в процессе хаотического теплового движения молекул. Этот тип рассеяния называется молекулярным рассеянием.

Изучение явления рассеяния показало, что интенсивность пучка в выбранном направлении тем больше, чем меньше размер неоднородностей по сравнению с длиной волны. При этом короткие волны испытывают более сильное рассеяние, чем длинные.

Рэлей установил, что для неоднородностей размером d < 0,2·λ

I ~ ~ ν⁴. (20)

Такая зависимость интенсивности рассеянного излучения от длины волны объясняет, почему небо имеет голубой цвет днём, а на закате кажется красным. Днём в глаз человека попадает рассеянный свет, в котором преимущественно содержится коротковолновое излучение. Утром или на закате мы воспринимаем прямые лучи, идущие от солнца и состоящие в основном из длинноволнового излучения.