РАССЕЯНИЕ СВЕТА

Рассмотрим рассеяние света различными веществами. При прохождении световой волны через вещество электрические заряды в его атомах и молекулах под действием переменного светового вектора совершают вынужденные колебания с той же частотой. При этом

частицы среды сами становятся вторичными излучателями электромагнитных волн, которые распространяются по различным направлениям. Таким образом, часть энергии олны, проходящей через вещество, поглощается и вновь излучается его частицами и вследствие этого рассеивается по всевозможным направлениям. Рассеяние света может произойти также и при отражениях и преломлениях света на границах мельчайших частиц (пылинок, капелек, пузырьков), содержащихся в данной среде.

Прозрачные среды (оптические стекла, очень чистые прозрачные жидкости и газы) почти не рассеивают света; это объясняется тем, что вторичные волны, излучаемые частицами среды, вследствие интерференции взаимно гасятся по всем направлениям, кроме направления распространения проходящего света. При этом, как показал Л. И. Мандельштам, важна однородность среды, так как для полного гашения необходима не только когерентность, но и равенство интенсивностей интерферирующих волн.

При наличии неоднородностей интенсивности вторичных волн будут иметь в различных местах и направлениях различные значения и поэтому полного гашения их не получится. Особенно сильно рассеивается свет в так называемых «мутных средах» молочное стекло, туманы, дым, молоко, суспензии и эмульсии и т. д.).

Наблюдения и расчеты показали, что:

1) интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты или обратно пропорциональна четвертой степени длины волны:

(закон Релея). Вследствие этого при прохождении белого света через рассеивающую среду рассеянный свет имеет голубоватый, а прошедший — красноватый оттенок. Практически рассеяние света, по закону Релея, имеет место при X а, где а — параметр, характеризующий линейные размеры рассеивающих частиц среды;

2) интенсивность рассеянного света различна в различных направлениях и может быть вычислена по формуле

где интенсивность рассеянного света в направлении, составляющем угол а с направлением проходящего света; максимальная интенсивность вторичного (рассеянного) излучения (это имеет место в направлении проходящего света);

3) свет, рассеянный под углом к направлению проходящего излучения, плоскополяризован.

Рассеяние света в однородных средах возможно ввиду того, что в объеме этой среды при беспорядочном (тепловом) движении молекул возможны случайные отклонения плотности среды от среднего по всему объему значения; в некоторых местах происходит временное скопление молекул и увеличение плотности, в других — уменьшение плотности. Эти флуктуации плотности среды означают появление

оптической неоднородности, так как показатель преломления зависит от плотности вещества. Рассеяние света на этих неоднородностях называется момкулярным рассеянием. Интенсивность его небольшая; например, воздух в нормальных условиях рассеивает приблизительно поступающей в его объем энергии, вода Молекулярным рассеянием объясняется голубой цвет неба. Флуктуации плотности происходят особенно интенсивно в критическом состоянии вещества; они вызывают заметное помутнение вещества при прохождении его через это состояние.