散射光强度 I.PPT

* 7.4 光的散射 (Scattering of light) 光束通过不均匀介质所产生的偏离原来传播方向, 向四周散射的现象，叫光的散射。 散射和吸收：由于光的散射是将光能散射到其它方向上，而光的吸收则是将光能转化为其它形式的能量，所以从本质上说二者不同。 7.4.1 光的散射现象 (Scattering phenomena of light) 但是在实际测量时，很难区分开它们对透射光强的影响。因此，在实际工作上通常都将这两个因素的影响考虑在一起。 h 为散射系数，K 为吸收系数，? 为衰减系数，并且,在实际测量中得到的都是?。 透射光强表示为: 7.4.1 光的散射现象 (Scattering phenomena of light) 根据散射光的波矢K 和波长的变化与否，将散射分为两大类： 7.4.1 光的散射现象 (Scattering phenomena of light) 一类散射是散射光波矢 K 变化，但波长不变化(瑞利散射，米氏散射和分子散射)； 另一类是散射光波矢 K 和波长均变化(喇曼散射，布里渊散射等)。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 有些光学不均匀性十分显著的介质能够产生强烈的散射现象，这类介质一般称为“浑浊介质” 。 亭达尔从实验上总结出了一些规律，因此，这一类现象叫亭达尔效应。这些规律其后为瑞利在理论上说明，所以又叫瑞利散射。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 亭达尔等人最早对浑浊介质的散射进行了大量的 实验研究,尤其是微粒线度比光波长小,即不大于(1/5～1/l0)? 的浑浊介质。 瑞利散射的主要特点： ①散射光强度与入射光波长的四次方成反比，即 I(?) 为相应于某一观察方向(与入射光方向成?角)的散射光强度。该式说明，光波长愈短，其散射光强度愈大，由此可以说明许多自然现象。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 天空为什么呈现蓝色呢?由瑞利散射定律可以看出在由大气散射的太阳光中，短波长光占优势。 红光波长( ?＝720nm)为紫光波长(?＝400nm ) 的1.8 倍,因此紫光散射强度约为红光的(1.8)4≈10 倍。 太阳散射光在大气层内层,蓝色的成分比红色多,使天空呈蔚蓝色。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 为何正午的太阳基本上呈白色,而旭日和夕阳却呈红色? 正午的太阳 地球 大气层 散射 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 正午太阳直射,穿过大气层厚度最小, 阳光中被散射掉的短波成分不太多, 因此基本上呈白色或略带黄橙色。 早晚的阳光斜射,穿过大气层的厚度比正午时厚得多,大气散射掉的短波成分,透过长波成分，所以旭日和夕阳呈红色。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 红光透过散射物的穿透力比蓝光强，所以在拍摄薄雾景色时，可在照相机物镜前加上红色滤光片以获得更清晰的照片。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 红外线穿透力比可见光强，常被用于远距离照相或遥感技术。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) ②散射光强度随观察方向变化。自然光入射时，散射光强 I(? ) 与 (1+cos2?) 成正比。 ? 入射光方向 观察方向 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) ③散射光是偏振光（完全偏振光或部分偏振光），该偏振光的偏振度与观察方向有关。 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 瑞利散射光的光强度角分布和偏振特性起因于散射光是横电磁波。 自然光沿 x 方向入射到介质的带电微粒 e 上，使其作受迫振动。 ? x z y P e 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 图中的入射光可分解为沿 y 方向和 z 方向的两个光振动，其振幅相等，Ay＝Az＝A0。 ? x z y P e 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 假设考察位于 xey 面内的 P 点，散射光方向 eP与入射光方向成? 角，则其两个光振动分量的振幅分别为 A?z＝Az＝A0 和 A?y＝Aycos?＝A0cos?。 ? x z y P e x y P ? Ay Ay? ? 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) 散射光强度 I(?)为 7.4.2 瑞利散射 (Rayleigh scattering) ? 入射光方向 观察方向