Розсіювання світла
Якщо розглядати процес розсіювання світла з класичної точки зору , то світло що проходить крізь речовину , викликає коливання електронів в атомах речовини. В свою чергу електрони стають джерелом вторинних хвиль , які розповсюджуються навкруги. Здається, що це явище у будь-якому випадку повинно призвести до розсіювання світла. Однак вторинні хвиля є когерентними, тому необхідно врахувати їх інтерференцію.
При врахуванні даної інтерференції, у випадку однорідного середовища вторинні хвилі повністю гасять одна одну у всіх напрямках, крім напрямку розповсюдження первинної хвилі. Тому перерозподіл світла по напрямку розсіювання світла не відбувається.
Вторинні хвилі не поглинають одна одну в бічних напрямках тільки при розповсюдженні в неоднорідному середовищі. Світлові хвилі, дифрагують на неоднорідностях середовища і створюють дифракційну картину, яка характеризується достатньо рівномірним розподілом інтенсивності у всіх напрямках. Так дифракцію на мілких неоднорідностях середовища, називають розсіюванням світла.
Середовища у яких оптичну не однорідність виражена називають мутні середовища.(дим, тумани, суспензії, емульсії(молоко), тверді тіла як перламутр). Світло яке розсіюється на частинках, розміри яких значно менші ніж довжина хвилі світла, виявляється частково поляризованим. Це пояснюється тим , що коливання електронів , які обумовлені пучком світла , що розсіюється, відбуваються в площині, перпендикулярній до пучка світла. Коливання вектору E у вторинній хвилі відбуваються в площині, що проходить крізь напрям коливань зарядів. Тому світло, що розсіюється в напрямку, який перпендикулярний пуску світла, буде повністю поляризованим. В напрямку в якому створюється кут між пучком і розсіюваним світлом, який відрізняється від прямого кута, розсіюване світло частково поляризоване.
В
результаті розсіювання світла в бічних
напрямках інтенсивність в напрямку
розповсюдження зменшується швидше, ніж
у випадку тільки поглинання. Тому для
мутних середовищ , використовується не
тільки коефіцієнт поглинання X,
а також додатковий коефіцієнт X',
який обумовлюється розсіюванням:
X'- коефіцієнт екстінкції (const)
Якщо розміри неоднорідностей малі порівняно з довжиною хвилі (не більше ̴ 0,1ʎ), інтенсивність розсіювання світла (I) виявляється пропорційною частоті в четвертому степені або обернено пропорційна четвертому степені довжині хвилі:
Ця залежність називається закон Релєя.
Її легко зрозуміти, якщо врахувати, що потужність випромінювань заряду, що коливається пропорційна четвертій степені частоти і обернено пропорційна четвертій степені довжини хвилі.
Якщо розміри неоднорідностей та довжина хвилі близькі за значенням , то електрони в різних місцях неоднорідності коливаються з зсувом по фазі. Це значно ускладнює і приводить к іншим закономірностям - інтенсивність розсіяного світла стає пропорційна квадрату частоти (обернено пропорційна квадрату довжини хвилі.) Проводячи прості досліди було виявлено , що в бічних напрямках більше короткохвильового світла , так як воно розсіюється краще (має блакитний відтінок), а в напрямку первинної хвилі збагачене довгохвильовим діапазоном хвиль.
Молекулярним розсіюванням світла називають розсіювання світла яке обумовлено флуктаціями(причина виникнення флуктацій невпорядкованим рухом молекул.) Ці явища підтверджуються тип , що небо має голубий відтінок, а коли Сонце заходить то промені розсіювального світла проходять розсіювальне середовище більшої товщини, тому воно насичене довгохвильовим світлом і має червоно-оранжевий колір.