光的散射原理

在光學性質均勻的介質中或兩種折射率不同的均勻介質的界面上，無論光的直射、反射或折射，都于在特定的一些方向上，而在其他方向光強則等于零，光線將沿原有的方向傳播而不發(fā)生散射現(xiàn)象。當光線從一均勻介質進入另一均勻介質時，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，它只能沿著折射光線的方向傳播，這是由于均勻介質中偶極子發(fā)出的次波具有與人射光相同的頻率，并且偶極子發(fā)出的次波間有一定的位相關系，它們是相干的，在非折射光的所有方向上相互抵消，所以只發(fā)生折射而不發(fā)生散射。但當光線通過不均勻的介質而偏離其原來的傳播方向，發(fā)生光的散射。
    光學性質的不均勻可能是由于均勻物質中散布著折射率與它不同的其他物質的大量微粒，也可能是由于物質本身的組成部分（粒子）的不規(guī)則聚集；例如塵埃、煙、霧、懸浮液、乳狀液以及毛玻璃等。這種渾濁物質的特征是：這些雜質微粒的線度一般來說比光的波長小，它們彼此之間的距離比波長大，而且排列毫無規(guī)則。因此，它們在光作用下的振動彼此間沒有固定的相位關系。在任何觀察點所看到的總是它們所發(fā)出的次級輻射的不相干疊加，各處均不會相消，從而形成了散射光。
    如果在均勻介質中摻入一些大小為波長數(shù)量級且雜亂分布的顆粒物質，它們的折射率與周圍均勻介質的折射率不同，如膠體溶液、懸乳液、乳狀物等，原來均勻介質的光學均勻性遭到破壞，次波干涉的均勻性也受到破壞。這種含有不均勻無規(guī)則分布的顆粒物質的介質引起了光的散射，稱為丁達爾散射（Tyndall）。
    有些介質表面看來均勻純凈，但在均勻介質內部由于密度的起伏（介質中存在著局部密度和平均密度之間統(tǒng)計性的偏離）而破壞了其光學均勻性，也會引起光的散射，例如大氣散射，這種散射稱為分子散射。當物質處在氣、液二相的臨界點時密度漲落很大，光波照射其上就會產生強烈的分子散射，這種散射光稱為臨界乳光。
    上述二種散射（丁達爾散射和分子散射），其散射光的波長（或頻率）與入射光一致。除此之外，還有一種散射，稱為拉曼散射，其散射光中除了存在與入射光相同波長（或頻率）的成分外，還存在其他波長（或頻率）的散射。