瑞利散射（瑞利散射的特点）

大气的散射作用

1、太阳辐射通过大气，与空气分子、尘粒、水汽等相碰撞产生散射作用，由于光辐射的能量不高，均为弹性散射，即作用后只改变辐射的运动方向，而不损失能量。由于空气中不同粒径的分子成分与不同波长的光辐射作用，其散射作用可以分为瑞利散射和米氏散射。

2、大气的散射作用 太阳辐射、地物反射能量穿过大气时，将受到大气中气体分子和微粒的散射。散射一方面产生天空光，形成空中蒙雾亮度；另一方面，散射光将均匀地向四周照射，增加了地面照度，或进入传感器的程辐射亮度。按照质点大小，散射分为瑞利（Rayleigh）散射和米氏（Mie）散射。

3、吸收作用：大气对太阳辐射的吸收具有选择性。对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收红外线，平流层中的臭氧吸收紫外线。

关于拉曼散射的问题:如何理解激发光能量散射光能量?

拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换，改变了光子的能量。2拉曼散射的产生 拉曼散射的产生可以从光子和样品分子作用时光子发生能级跃迁来解释。样品分子处于电子能级和振动能级的基态，入射光子的能量远大于振动能级跃迁所需要的能量，但又不足以将分子激发到电子能级激发态。

拉曼光谱原理图拉曼散射拉曼散射是分子对光子的一种非弹性散射效应。当用一定频率的激发光照射分子时，一部分散射光的频率和入射光的频率相等。这种散射是分子对光子的一种弹性散射。只有分子和光子间的碰撞为弹性碰撞，没有能量交换时，才会出现这种散射。该散射称为瑞利散射。

当光子与分子发生非弹性碰撞时，光子与分子之间发生能量交换，光子就把一部分能量给予分子，或从分子获得一部分能量，光子的能量就会减少或增加。在瑞利散射线的两侧可观察到一系列低于或高于入射光频率的散射线，这就是拉曼散射。图13-6-1给出了拉曼散射和瑞利散射的示意图。

光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分，非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分， 统称为拉曼效应。拉曼效应是光子与光学支声子相互作用的结果。

拉曼散射的完善解释需用量子力学理论，不仅可解释散射光的频率差，还可解决强度和偏振等一类问题。拉曼散射为研究晶体或分子的结构提供了重要手段，在光谱学中形成了拉曼光谱学的一分支。用拉曼散射的方法可迅速定出分子振动的固有频率，并可决定分子的对称性、分子内部的作用力等。

大部分光只是改变方向发生散射，而光的频率仍与激发光的频率相同，这种散射称为瑞利散射；约占总散射光强度的 10-6～10-10的散射，不仅改变了光的传播方向，而且散射光的频率也改变了，不同于激发光的频率，称为拉曼散射。

用哪种散射现象可以解释晴朗的天空呈蓝色

1、天空是蓝色的主要原因在于“瑞利散射”。简单来说，太阳光中的蓝色光与其他色光相比受到大气中的气体分子的散射作用更加明显。在大气分子的散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。详细来讲——太阳光的可见光部分是由“赤橙黄绿青蓝紫”七种色光组成。

2、大气中的尘埃以及其他微粒散射蓝光的能力大于散射其他波长较长的光子的能力，因此天空显现出蓝色。大气对光线的散射主要有两种：丁达尔散射和瑞利散射。

3、天空呈现蓝色是因为太阳光中的蓝色光波被大气中的微小颗粒物散射。这种现象称为瑞利散射，它解释了为什么我们看到晴朗的天空是蓝色的。大气的受热过程可以分为三个步骤。首先，太阳辐射到达地球大气上界。其次，这些辐射穿过大气层时，大气会对太阳辐射产生削弱作用，包括吸收、反射和散射。

4、天空呈现为蓝色，是一种被称为瑞利散射的过程引起的。根据经典物理学，加速运动的电荷将向外发出电磁辐射。反之，电磁辐射也可以作用于带电粒子使之发生振荡。一个振荡的粒子总是在不停地作加速运动，因而将再次发出辐射。处于这种状态的粒子，我们就说它是一个二次辐射源。

5、晴朗的天空之所以呈现蔚蓝色，是因为空气对光的散射作用。散射强度与光的波长有关，阳光中波长较短的紫光和蓝光比波长长的黄光和红光更容易被散射。 大气的散射现象有一个显著特点：波长较短的光容易被散射，而波长较长的光则不易被散射。

光的散射(瑞利散射、拉曼散射、米氏散射)

1、瑞利散射主要源于分子或原子的大小与光波长的对比，以及分子密度的波动（图5）。大气层中的散射现象，如蓝天的形成，正是瑞利散射和米氏散射的完美交融。空气污染和微粒大小的不同，使得天空呈现从蔚蓝到浅蓝，再到黄昏时的红色，这背后隐藏的是散射理论的深度应用。

2、散射分为瑞利散射、米氏散射和拉曼散射。瑞利散射：瑞利散射是大气分子对入射光的散射现象，主要是由于大气分子的大小与光波长在同一数量级上，因此入射光被分散成不同的方向，形成蓝天现象。

3、瑞利散射 瑞利散射是一种散射现象，其特点是散射强度与波长的四次方成反比。这意味着波长越短，光的散射强度就越大。当光线通过介质时，由于介质中的微小颗粒对光波的作用，导致光波发生散射，这就是瑞利散射现象。

4、用单色光照射透明样品时，光的绝大部分沿着入射光的方向透过，一部分被吸收，还有一部分被散射。用光谱仪测定散射光的光谱，发现有两种不同的散射现象，一种叫瑞利散射，另一种叫拉曼散射。瑞利散射 散射是光子与物质分子相互碰撞的结果。

5、瑞利光(Reyleigh scattering light)：弹性碰撞，不发生能量交换，仅改变光子运动方向，波长及频率不变。拉曼光(Raman scattering light)：非弹性碰撞，发生能量交换，光子的运动方向和波长、频率均发生改变。摄影照明光线有直射光和散射光之分。直射光为硬光、散射光为软光。

布里渊散射,拉曼散射,瑞利散射的优点是什么?

拉曼散射：以测温为主，适用于长距离光纤，一般在10公里范围内，分辨率在米级，温度精度达1℃，对于更精确的温度监测非常有效。布里渊散射，如BOTDR、BOTDA和BOFDA，其测量范围可达几十公里，空间分辨率可达0.5m，BOFDA技术甚至能实现2cm的分辨率，但系统复杂度和测量时间较长。

）瑞利散射对温度不敏感。2）布里渊散射对温度和应力都敏感，容易受外界环境干扰，影响测量的准确度。3）拉曼散射拥有斯托克斯光（Stokes）或反斯托克斯光（Anti-Stokes），其中斯托克斯光与温度无关，而反斯托克斯光的强度则随温度变化，而斯托克斯光与反斯托克斯光的光子数比值与温度存在定量的关系。

当光在光纤中传输时，与光纤中的分子、杂质等相互作用而发生散射。发生的散射有米氏散射、瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。其中拉曼散射是由于光纤中分子的热运动与光子相互作用发生能量交换而产生的。具体地说，当光子被光纤分子吸收后会再次发射出来。

受激拉曼散射是强激光的光电场与原子中的电子激发、分子中的振动或与晶体中的晶格相耦合产生的，具有很强的受激特性，即与激光器中的受激光发射有类似特性：方向性强，散射强度高。受激布里渊散射主要是由于入射光功率很高，由光波产生的电磁伸缩效应在物质内激起超声波，入射光受超声波散射而产生的。

The End