米氏散射

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米式散射(Mie scattering),是一种光学现象,属于散射的一种情况。米式散射理论是由德国物理学家古斯塔夫·米于1908年提出的。

释义[编辑]

当微粒半径的大小接近于或者大于入射光线的波长λ的时候,大部分的入射光线会沿着前进的方向进行散射,这种现象被称为米式散射。这种大微粒包括灰尘,水滴,来自污染物的颗粒物质,如烟雾,等等。

散射类型[编辑]

特别地来讲,当微粒的半径足够小(小于0.1λ),散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,因此对于较短波长的散射程度要远远大于较大波长。这种散射规律是由英国物理学家瑞利勋爵(Lord Rayleigh)于1900年发现的,因此被称作瑞利散射。另外,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。大约有一千万分之一的这种散射光线会发生能量的改变,这些光子散射出来后会有不同的能量(通常是减小),光子的频率降低,波长变大。这种效应叫做拉曼效应(拉曼散射)。

瑞利散射拉曼散射不同的是,米式散射的程度跟波长是无关的,而且光子散射后的性质也不会改变。因此,基于米式散射理论的散射光线会呈现出白色或者灰色。这就是为什么正午经过太阳照射的云彩经常会呈现白色或者灰色。

大气层[编辑]

在地球的大气层,光线的实际散射是这几種散射型式的结合。当只有少量米氏散射的时候,天空会呈现出高饱和度的蓝色或者蓝绿色。当米氏散射大量存在与云彩中的时候,太阳旁边的天空看起来似乎是白热的效果。

另见[编辑]

参考资料[编辑]

  • NASSAU, K.(2001), The Physics and Chemistry of Color: The Fifteen Causes of Color, 2nd Edition, Wiley. ISBN: 978-0-471-39106-7
  • Gibilisco, Stan.(2009), Optics demystified, New York ; London : McGraw-Hill.ISBN: 0071494499, 9780071494496