散射一些知识(笔记)

原文链接:http://blog.sciencenet.cn/blog-3214791-1002719.html光学学报第八期光的散射

光的散射是指光线通过不均匀介质一部分偏离原来传播方向的现象。显然,如果光入射的是均匀介质,那么光只会发生发射、折射,不会产生散射。光的散射有很多种,例如米氏散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射等。如果我们从光频率是否改变的角度来分,可以分为二种:弹性散射和非弹性散射。所谓弹性散射是指光的波长(频率)不会发生改变,入射是什么波长的光,散射后还是什么波长的光,例如米氏散射、瑞利散射等。而非弹性散射即指散射前后光的波长发生了改变,例如拉曼散射、布里渊散射、康普顿散射等。

······瑞利散射的强度与波长的4次方成反比,也就是说,波长越短,散射强度越强(关于光的波长,详见第3期:详解电磁辐射第一部分),所以蓝紫光被散射得最厉害,因此,天空呈现蔚蓝色。那又有人要问了,为啥不是紫色?是因为紫光被大气吸收了,且人眼对紫光不敏感。这是由于,在太阳光中,紫光的功率本来就比较低,除此之外,臭氧层会强烈地吸收紫外线(包括紫色光),因此我们在地面看到的天空不是紫色,而宇航员在太空看到的天空则是暗紫色。

感觉不同学科的表述差异很大啊。初级的遥感教材里面,一般将散射分为瑞利散射、米氏散射和非选择性散射,我们认为白云是非选择性散射(即不同色光同等散射)的结果。而后面的拉曼效应,好像跟荧光现象有关系
何卓铭回复陈奂生: 看了你的表述,我觉得差别不是很大啊,就这么几种!

补充 Mie散射理论的介绍
Extiction(消光) = Absorption(吸收) + Scattering(散射)
——但是解释霾呈灰色也多用Mie散射理论。其实霾颗粒和雾滴尺度相近的,单用散射理论恐难解释呈灰色和白色的差别。所以我想(只是想,不是根据),应当还有光吸收起作用。雾滴很少吸收,霾颗粒吸收效率高,造成虽然散射都属于Mie类型,但一呈白色,一呈灰色。对吗?

补充:云的色彩
当云发展得越来越厚,更多的阳光会被反射,愈来愈少的阳光可以穿透它(见图四)。由于很少阳光可以到达云底,令在云底的散射亦较少,所以云底呈灰色。此外,如果在云底附近的水滴越来越大(例如,当水滴重量足够造成降雨的前一刻),它们会变成较弱的散射体和较强的吸收体。因此,大部分阳光经过反射或吸收后才能到达带雨厚云的云底。由于从云底到达地面观察者的光大为减少,所以在下雨前云看起来是又灰又暗的(图五)

光被不同厚度的雲透射(紅色)、反射(藍色)和吸收(綠色)的平均百分比

图5

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