了解光线散射光学现象

　　实验证明，极微小异质体（异质体线度比入射光波长小很多）产生的散射和分子散射的散射规律与大颗粒异质体散射（丁达尔散射）不同，其散射强度是与入射光的波长有关的，即散射强度与光波波长的四次方成反比，这就是瑞利散射定律。这类散射也称为瑞利散射。瑞利散射时，由于蓝光波长较短，其散射强度就比波长较长的红光强，因此散射光中蓝光的成份较多。

　　丁达尔散射和瑞利散射的规律不同，是能不能看到蓝天白云的根本原因。

　　我们知道可见光的光波长范围是400纳米（蓝紫色）到700纳米（红色）。红光端波长是蓝紫光波长的1.75倍。其四次方大约是9.38倍。也就是说，在可见光的范围内，短波长的蓝紫光散射强度接近十倍于长波长的红光散射强度。在摄影中就是要超过三档曝光量（三档曝光量是8倍）。

　　在空气条件好的情况下，即空气比较洁净，悬浮尘埃较少时，主要的散射是瑞利散射，散射光中蓝色成份较多。这就是我们所期望看到的蓝天白云。而在一些城市里，特别是大气污染较严重的大城市里，由于空气中充满了线度较大的悬浮尘埃粒子，此时的散射光有很大一部分是丁达尔散射产生的，呈白色。因此，天空就是白茫茫的。下图拍摄时天气很好，天空是蔚蓝色的，但是在靠近地面的地方还是有太多的尘埃，远不如高空那样清澈。

　　白色的太阳光包含着从红到蓝紫各色的光，在太阳光经过大气层时，会发生散射，而且主要是与光波长有关的瑞利散射。在这种散射的作用下，短波长（蓝光）的成份被散射掉了，透射的光中长波长（红光）的成份就较多。透射光中的红光成份比例是与光线穿过大气层的行程长短有关的。从下图我们可以看出早晨和黄昏时的太阳光穿过大气层的行程比中午时长得多（一般来说要长6-10倍），被散射掉的蓝光也要多得多。因此，早晚的太阳看上去就是偏红色的。

　　另外，我们在生活在地球上，有白天和晚上之分的原因也是大气层的散射。如果没有散射，我们在白天看到的天空将与晚上一样，满天星斗在黑色的背景上闪烁，唯一不同的是有一个十分明亮的太阳在黑色的背景上发出耀眼的光芒。这不是幻想，事实上宇航员从太空已经看到了这样的现象。而且正因为地球被大气层包围着，宇航员从太空看地球，看到的是一个美丽的“蓝色的星球”。