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    解析光散射現象

     更新時(shí)間:2024-06-18 點(diǎn)擊量:76
      在光學(xué)性質(zhì)均勻的介質(zhì)中或兩種折射率不同的均勻介質(zhì)的界面上,無(wú)論光的直射、反射或折射,都僅限于在特定的一些方向上,而在其他方向光強則等于零,光線(xiàn)將沿原有的方向傳播而不發(fā)生散射現象。當光線(xiàn)從一均勻介質(zhì)進(jìn)入另一均勻介質(zhì)時(shí),根據麥克斯韋電磁場(chǎng)理論,它只能沿著(zhù)折射光線(xiàn)的方向傳播,這是由于均勻介質(zhì)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(guān)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(xiàn)通過(guò)不均勻的介質(zhì)而偏離其原來(lái)的傳播方向,發(fā)生光的散射。
     
      光學(xué)性質(zhì)的不均勻可能是由于均勻物質(zhì)中散布著(zhù)折射率與它不同的其他物質(zhì)的大量微粒,也可能是由于物質(zhì)本身的組成部分(粒子)的不規則聚集;例如塵埃、煙、霧、懸浮液、乳狀液以及毛玻璃等。這種渾濁物質(zhì)的特征是:這些雜質(zhì)微粒的線(xiàn)度一般來(lái)說(shuō)比光的波長(cháng)小,它們彼此之間的距離比波長(cháng)大,而且排列毫無(wú)規則。因此,它們在光作用下的振動(dòng)彼此間沒(méi)有固定的相位關(guān)系。在任何觀(guān)察點(diǎn)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(huì )相消,從而形成了散射光。
     
      如果在均勻介質(zhì)中摻入一些大小為波長(cháng)數量級且雜亂分布的顆粒物質(zhì),它們的折射率與周?chē)鶆蚪橘|(zhì)的折射率不同,如膠體溶液、懸乳液、乳狀物等,原來(lái)均勻介質(zhì)的光學(xué)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(wú)規則分布的顆粒物質(zhì)的介質(zhì)引起了光的散射,稱(chēng)為丁達爾散射(Tyndall)。
     
      有些介質(zhì)表面看來(lái)均勻純凈,但在均勻介質(zhì)內部由于密度的起伏(介質(zhì)中存在著(zhù)局部密度和平均密度之間統計性的偏離)而破壞了其光學(xué)均勻性,也會(huì )引起光的散射,例如大氣散射,這種散射稱(chēng)為分子散射。當物質(zhì)處在氣、液二相的臨界點(diǎn)時(shí)密度漲落很大,光波照射其上就會(huì )產(chǎn)生強烈的分子散射,這種散射光稱(chēng)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(cháng)(或頻率)與入射光一致。除此之外,還有一種散射,稱(chēng)為拉曼散射,其散射光中除了存在與入射光相同波長(cháng)(或頻率)的成分外,還存在其他波長(cháng)(或頻率)的散射。
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