1. 瑞利散射
藍(lán)色。
藍(lán)色,是一種顏色,在電磁波的可見光中它的頻率較高(僅次于藍(lán)紫光),頻率600~660THz(對(duì)應(yīng)空氣中波長500~450nm),屬于高頻光。藍(lán)色是永恒的象征,它的種類很繁多,每一種藍(lán)色又代表著不同的政治或其他含義,另外以藍(lán)色命名的音樂、書籍、明星也不乏其例。
由于空氣中灰塵對(duì)日光的瑞利散射(散射強(qiáng)度與頻率的四次方成正比),對(duì)高頻光(藍(lán)紫光)的散射比低頻光(紅橙黃光)多,所以晴天的天空是藍(lán)色的。
2. 瑞利散射公式
它們的區(qū)別是瑞利散射是光射,米散射是物散。
3. 瑞利散射和米氏散射
米氏散射(Mie scattering),當(dāng)大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當(dāng)時(shí)發(fā)生的散射。這種散射主要由大氣中的微粒,如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。米氏散射的散射強(qiáng)度與頻率的二次方成正比,并且散射在光線向前方向比向后方向更強(qiáng),方向性比較明顯。
米氏散射(Mie scattering)
這種散射主要由大氣中的微粒,如煙、塵埃、小水滴及氣溶膠等引起。米氏不同于瑞利散射呈對(duì)稱狀分布,而是散射在光線向前的方向比向后的方向更強(qiáng),方向性比較明顯。當(dāng)顆粒直徑較大時(shí),米氏散射可近似為夫瑯禾費(fèi)衍射。
當(dāng)大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當(dāng)時(shí)發(fā)生的散射稱為米氏散射,如云霧的粒子大小與紅光(393.96THz,0.7615um)的波長接近,所以云霧對(duì)紅光的散射主要是米氏散射。是故,多云潮濕的天氣對(duì)米氏散射的影響較大。
Mie提出的米氏散射理論是對(duì)于處于均勻介質(zhì)的各向同性的單個(gè)介質(zhì)球在單色平行光照射下,基于麥克斯韋方程邊界條件下的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解。100多年來,米氏散射理論得到了很大發(fā)展,適用范圍逐漸推廣。如顆粒形狀推廣到多層的各項(xiàng)同性介質(zhì)球和折射率漸變的各向同性介質(zhì)球;無限長圓柱形顆粒(折射率按柱面分布)。入射光束從很寬的平行光束推廣到高斯光束和其他有形光束(shaped beam),稱為廣義米氏理論(GLMT)。廣義米氏理論還可推廣到橢球散射體。
4. 瑞利散射和拉曼散射的根本區(qū)別
DTS(Distributed Temperature Sensing),分布式光纖測溫系統(tǒng)(DTS)也稱為光纖測溫。
依據(jù)光時(shí)域反射(OTDR)原理和喇曼(Raman)散射效應(yīng)對(duì)溫度的敏感從而實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測。
分布式光纖測溫系統(tǒng)依據(jù)后向散射原理可以分為三種:基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里淵散射。目前發(fā)展比較成熟,且有產(chǎn)品應(yīng)用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)。它的傳感原理主要依據(jù)的是光纖的光時(shí)域反射(OTDR)原理和光纖的后向拉曼散射溫度效應(yīng)。
5. 瑞利散射定律
以光和粒子的尺寸區(qū)分米氏散射和瑞利散射。 按粒子同入射波波長(λ)的相對(duì)大小不同,可以采用不同的處理方法:當(dāng)粒子尺度比波長小得多時(shí),可采用比較簡單的瑞利散射公式;當(dāng)粒子尺度與波長可相比擬時(shí),要采用較復(fù)雜的米散射公式;當(dāng)粒子尺度比波長大得多時(shí),則用幾何光學(xué)處理。
把粒子尺度和波長的比例設(shè)為x,以如下公式作為判別標(biāo)準(zhǔn): r是粒子半徑; λ是波長; 當(dāng)x<1時(shí),用瑞利散射處理;當(dāng)x≥1時(shí),用米氏散射處理。
6. 瑞利散射效應(yīng)
X射線照射固體物質(zhì),可產(chǎn)生散射X射線、光電效應(yīng)、俄歇效應(yīng)等。 ①光電效應(yīng):當(dāng)入射X射線光子能量大于等于某一閾值時(shí),可擊出原子內(nèi)層電子,產(chǎn)生光電效應(yīng)。 應(yīng)用:光電效應(yīng)產(chǎn)生光電子,是X射線光電子能譜分析的技術(shù)基礎(chǔ)。
光電效應(yīng)使原子產(chǎn)生空位后的退激發(fā)過程產(chǎn)生俄歇電子或X射線熒光輻射是X射線激發(fā)俄歇能譜分析和X射線熒光分析方法的技術(shù)基礎(chǔ)。
②二次特征輻射(X射線熒光輻射):當(dāng)高能X射線光子擊出被照射物質(zhì)原子的內(nèi)層電子后,較外層電子填其空位而產(chǎn)生了次生特征X射線(稱二次特征輻射)。 應(yīng)用:X射線散射時(shí),產(chǎn)生兩種現(xiàn)象:相干散射和非相干散射。相干散射是X射線衍射分析方法的基礎(chǔ)。
7. 瑞利散射和拉曼散射
拉曼光譜通常采用激光作為單色光源,將樣品分子激發(fā)到某一虛態(tài),隨后受激分子弛豫躍遷到一個(gè)與基態(tài)不同的振動(dòng)能級(jí),此時(shí),散射輻射的頻率將與入射頻率不同。
這種頻率變化與基態(tài)和終態(tài)的振動(dòng)能級(jí)差相當(dāng)。這種“非彈性散射”光就稱之為拉曼散射。頻率不變的散射稱為彈性散射,即所謂瑞利散射。如果產(chǎn)生的拉曼散射頻率低于入射頻率,則稱之為斯托克散射。反之,則稱之為反斯托克散。
8. 瑞利散射說法正確的是
散射,物理術(shù)語,是被投射波照射的物體表面曲率較大甚至不光滑時(shí),其二次輻射波在角域上按一定的規(guī)律作擴(kuò)散分布的現(xiàn)象。
它像是一束光通過稀釋后的牛奶后為白色,而從側(cè)面和上面看,卻是淺藍(lán)色的。
中文名
散射
外文名
Scattering
拼 音
sǎn shè
注 音
ㄙㄢˇ ㄕㄜˋ
光線通過有塵土的空氣或膠質(zhì)溶液等媒質(zhì)時(shí),太陽輻射通過大氣時(shí)遇到空氣分子、塵粒、云滴等質(zhì)點(diǎn)時(shí),都要發(fā)生散射。
光的散射定義或解釋光束通過不均勻媒質(zhì)時(shí),部分光束將偏離原來方向而分散傳播,從側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象,叫做光的散射。說明彈性散射(涉及極微小的能量轉(zhuǎn)移)主要有瑞利散射和米氏散射。①引起光散射的原因是傳播中的輻射受到局部位勢的作用。②一般由光的散射的原因不同而將光的散射分為兩類:a.丁達(dá)爾效應(yīng)。顆粒渾濁媒質(zhì)(顆粒線度略小于光的波長)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(shí),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。③瑞利定律。散射體為光的波長的十分之一左右,散射體的形變不再重要,可以近似為圓球。對(duì)入射光散射所遵循的規(guī)律是,散射光和入射光波長相同,散射光的強(qiáng)度和散射方向有關(guān),并和波長的四次方成反比。按這一定律,短波光的散射比長波光要強(qiáng)得多,如太陽光中藍(lán)色光被微小塵埃的散射要比紅色光強(qiáng)十倍以上。晴朗的天空所以呈淺藍(lán)色,完全是大氣散射太陽光的結(jié)果。大氣的散射一部分來自懸浮的塵埃,大部分是密度漲落引起的分子散射。按瑞利定律,太陽光中的短波成分更多地被散射掉了,在直射的太陽光中剩余較多的是長波成分。所以天空呈現(xiàn)藍(lán)色。旭日和夕陽呈紅色。這是因?yàn)樵缤黻柟庖院艽蟮膬A角穿過大氣層,經(jīng)歷的大氣層要遠(yuǎn)比中午時(shí)大得多,所有波長較短的藍(lán)光、黃光等幾乎朝側(cè)向散射,僅剩下波長較長的紅光到達(dá)觀察者(接近地面的空氣中有塵埃,更增強(qiáng)了散射作用)。非彈性散射包括布里淵散射,拉曼散射,康普頓散射等等。
9. 瑞利散射解釋天空是藍(lán)色的
1 為什么眼淚是咸的,眼淚是一種弱酸性的透明的無色液體,其組成中絕大部分是水(98.2%),并含有少量無機(jī)鹽、蛋白質(zhì)、溶菌酶
、免疫球蛋白A
、補(bǔ)體系統(tǒng)
等其他物質(zhì)。2天空為什么是藍(lán)色 我們看到的天空,經(jīng)常是蔚藍(lán)色的,特別是一場大雨之后,天空更是幽藍(lán)得象一泓秋水,令人心曠神怡,躍躍欲飛。天空為什么是蔚藍(lán)色的呢? 大氣本身是無色的。天空的藍(lán)色是大氣分子、冰晶
、水滴等和陽光共同創(chuàng)作的圖景。 陽光進(jìn)入大氣時(shí),波長較長的色光,如紅光,透射力大,能透過大氣射向地面;而波長短的紫、藍(lán)、青色光,碰到大氣分子、冰晶
、水滴等時(shí),就很容易發(fā)生散射現(xiàn)象
。被散射了的紫、藍(lán)、青色光布滿天空,就使天空呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)了。天為什么是藍(lán)的,而不是綠的或紅的呢? 首先你得明白一個(gè)道理:我們周圍的事
物之所以顯現(xiàn)出顏色來,僅僅是因?yàn)殛柟庹丈?/p>
著它們。雖然陽光看上去是白色的,但是所有的顏色:赤、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫,在陽光里都存在。 天空里有這么多顏色,為什么我平時(shí)看到的只有藍(lán)色呢?你可能會(huì)問。 如果你把光線設(shè)想為波浪,你就會(huì)猜破這個(gè)謎了。光其實(shí)是像一個(gè)波浪那樣在運(yùn)動(dòng)的。我們來設(shè)想一下
一滴雨落在一個(gè)水洼
里的情景。當(dāng)這滴雨落到水面上時(shí),就會(huì)產(chǎn)生小波
浪,波浪一起一伏地變成更大的圈,向著四面八方擴(kuò)展開去。如果這些波浪碰上一塊小石子或一個(gè)別的什么障礙物,它們就會(huì)反彈回來,改變了波浪的方向。 而陽光從天空照射下來,一樣會(huì)連續(xù)不斷地碰到某些障礙。因?yàn)楣馑仨毚┩傅目諝獠⒉皇强盏模珊芏嗪芏辔⑿〉奈⒘=M成。其中百分之九十九不是氮?dú)獗闶茄鯕猓溆鄤t是別的氣體微粒和微小的漂浮微粒,來源于汽車的廢氣、工廠的煙霧、森林火災(zāi)
或者火山爆發(fā)
出來的巖灰。雖然氧氣和氮?dú)馕⒘V皇且坏斡晁囊话偃f
分之一,但是它們也照樣能阻擋陽光的去路。光線從這些眾多的小“絆腳石”上彈回,自然也就改變了自己的方向。 可是那么多顏色的光改變了方向,為什么只有藍(lán)色被看到呢?你可能還是不明白。 我們還得回到剛才說的那個(gè)水洼
里。 水洼
里,小的波浪遇到小石子的話,水面便被搞得混亂不堪;但如果是一個(gè)“巨浪
”,像你用手在水洼邊掀起的那種“巨浪
”,它就有可能干脆從石頭上溢過去,并暢通無阻地到達(dá)水洼的對(duì)面邊緣。那么,就像有大波浪
和小波
浪一樣,各種各樣顏色的光波也有不同的“波浪”,也就是波長:不過它們可不像水波的波浪,用肉眼是看不出它們的大小的,因?yàn)樗鼈冃〉秒y以想像,只是一根頭發(fā)的一百分之一!得用很靈敏的測量儀表
才可以精確地測定出來。 根據(jù)科學(xué)家
的測定,藍(lán)色光和紫色光的波長比較短,相當(dāng)于“小波
浪”;橙色光和紅色光的波長比較長,相當(dāng)于“大波浪
”。當(dāng)遇到空氣中的障礙物的時(shí)候,藍(lán)色光和紫色光因?yàn)榉贿^去那些障礙,便被“散射”得到處都是,布滿整個(gè)天空—天空,就是這樣被“散射”成了藍(lán)色。 發(fā)現(xiàn)這種“散射”現(xiàn)象的科學(xué)家
叫瑞利
,他是在130年前發(fā)現(xiàn)的,他也是諾貝爾獎(jiǎng)獲得者
。 用“散射”現(xiàn)象,你就可以解釋下面這些天象
了: 比如在你頭頂?shù)奶炜帐撬{(lán)色的,可是在地平線
—天地相接的地方,天空看上去卻幾乎是白色的。為什么?就是因?yàn)殛柟鈴牡仄骄€
到你這個(gè)地方比起它直接從空中落下來,需要在空氣中走的路程要遠(yuǎn)得多—而在一路上它所擦過的微粒子
也自然就要多得多。這些大量的微粒子
就這樣多次散射出光,所以它顯得白中透著淡藍(lán)
。建議你做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下:拿一杯水,把它放在一個(gè)黑暗的背景里,放進(jìn)一滴牛奶,再拿一只手電筒
照射杯子的一端,并靠近它,手電筒
的光在水中即會(huì)顯現(xiàn)出淡藍(lán)
色。如果你往水里放進(jìn)的牛奶越多,水就越白,因?yàn)楣庖辉俚厥艿竭@些眾多的牛奶微粒的散射,結(jié)果就是白色的。道理跟在地平線
上空是白色的一樣。 太陽落山時(shí)的傍晚,天空不顯現(xiàn)藍(lán)色而顯現(xiàn)紅色,正在下落的太陽也變成暗紅色,也是一樣的道理。由于傍晚的光在照射到你這個(gè)地方的路上所遇到的眾多的微粒,使得陽光中的紫色的和藍(lán)色的部分往四面八方散射開去,僅留下一點(diǎn)點(diǎn)使你的肉眼看得見的橙紅色光線—因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL長、“波浪大”,翻過了路上的障礙。 不過,細(xì)心的你會(huì)發(fā)現(xiàn),天穹
在落日后也還會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)深藍(lán)色。這也曾經(jīng)是科學(xué)家們
關(guān)心的一件怪事,不過幾個(gè)物理學(xué)家
已經(jīng)在50年前揭開了這個(gè)謎:導(dǎo)致黃昏時(shí)天空的藍(lán)色,是一種特別的物質(zhì)。這種特別的物質(zhì)在離地球表面20至30公里的高空處聚集成厚厚的一個(gè)層面,叫臭氧層
。這種氣體對(duì)正在下落的太陽光起到像顏色過濾器
那樣的作用:它截獲太陽光中的黃色和橙色
的部分,卻幾乎無阻攔地讓藍(lán)色的部分通過。當(dāng)最后的少許光
消失時(shí),所有的顏色才消失在黑暗的夜色中。 臭氧不僅導(dǎo)致黃昏的藍(lán)色天空
,還吞下一種你無法看見的特殊的光線:紫外線
的光,或稱紫外線
。你一定曾經(jīng)聽說過,紫外線
對(duì)所有的生物(當(dāng)然也包括對(duì)你)有多么危險(xiǎn)。如果它在你的裸露的皮膚上照射得太長久,你就會(huì)得曬斑
。臭氧層
到處都有足夠的厚度能截獲盡可能多的紫外線:這對(duì)于我們這個(gè)星球上的全體生命來說,是極其重要的。 可惜,在今天,這個(gè)生命攸關(guān)的保護(hù)層在許多地方都已經(jīng)變薄了,在南極上空甚至已經(jīng)形成了一個(gè)大的空洞。而破壞臭氧的兇手就是“氟里昂
”—一種人們用來噴灑護(hù)發(fā)摩絲
或用在冰箱和空調(diào)上制冷的物質(zhì)。這是一種對(duì)臭氧層
特別有害的物質(zhì),所以許多國家已經(jīng)不再使用這種“臭氧殺手”了。 今天我們學(xué)到了為什么我們眼中的天空是藍(lán)色的。其實(shí)從地球以外望過來也是一樣:覆蓋我們地球三分之二面積的海水也散發(fā)著藍(lán)光
,陸地上雖然有土地的褐色或森林的綠色,然而上空卻總是藍(lán)色的—從宇宙中看來,整個(gè)地球都被裹著一塊輕柔的藍(lán)色面紗
。從大氣層
外看見過地球的天文學(xué)家
報(bào)道過這一情況。 所以地球被稱做“藍(lán)色星球
”是完全正確的。它那獨(dú)特的藍(lán)色,就是生命的顏色
。
10. 瑞利散射名詞解釋
當(dāng)我們避開太陽朝天空張望時(shí),看到的是蔚藍(lán)的天空,這就是說,在那個(gè)方向的天空有光線射入我們的眼簾,從太陽發(fā)射過來的光線,在天空的某個(gè)地方改變了方向,不然的話,我們所能看到的一切,就只不過是星際空間的黑暗,或者是來自某個(gè)遙遠(yuǎn)星辰的亮光。原來,當(dāng)光線穿過地球周圍的大氣時(shí),它的一些能量就向四面八方反射,這樣的過程就是散射。因此,光波在遇到大氣分子或氣溶膠粒子等時(shí),便會(huì)與它們發(fā)生相互作用,重新向四面八方發(fā)射出頻率與入射光的相同,但強(qiáng)度較弱的光(稱子波),這種現(xiàn)象稱光散射。子波稱散射光,接受原入射光并發(fā)射子波的空氣分子或氣溶膠粒子稱散射粒子。當(dāng)散射粒子的尺度遠(yuǎn)小于入射光的波長時(shí)(例如大氣分子對(duì)可見光的散射),稱分子散射或瑞利散射,散射光分布均勻且對(duì)稱。 當(dāng)散射粒子的尺度與入射光波長可比擬時(shí)(例如飄塵粒子對(duì)可見光的散 射),散射光的強(qiáng)度分布不對(duì)稱而是分布復(fù)雜,稱為光散射。
11. 瑞利散射是誰命名的
瑞利散射,米散射和幾何光學(xué)散射(無選擇性散射)。一般大氣分子是瑞利散射;懸浮微粒是米散射;氣溶膠一般為無選擇性散射;具體是根據(jù)粒子半徑與波長相比較來區(qū)分的,具體可以參考《遙感導(dǎo)論》這本書,上面有詳細(xì)的介紹