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1、先请看下面两例： 例1 早上太阳从东方升起，人们看到太阳是红色的，这是因为() (A)红光沿直线传播。 (B)红光的波长长，衍射现象明显。 (C)红光的折射率小，传播速度大。 (D)人们的视觉对红光更敏感。 分析许多同学认为例1、例2的正确选项分别是(B)和(D)，然而，这些选项并不正确， 光的衍射是指光在传播过程中，当遇到小的障碍物、小孔或狭缝时，光线偏离了原来直线传播方向，在障碍物或小孔的尺寸可以跟光的波长相比拟甚至比光的波长还要小的时候，就会发生明显的衍射现象。 光的色散是指复色光分解成单色光，从本质上讲是指光通过物质时，光的传播速度将小于光在真空中的传播速度，并且随频率的变化而变化，从
2、而表现出同一种物质对不同频率色光的折射率不同，最后出现了复色光分解成单色光的现象。 光的散射是指当光通过非均匀介质，例如当光通过尘埃、烟、雾、悬浮液、乳状液等这类浑浊物质时，由于这些浑浊物质的杂质微粒的线度一般说来比光的波长小，而它们之间的距离比光的波长大，从而形成了散射光。 仔细思考光的衍射、色散和散射这几个概念之间的区别，我们就会发现例1的参考答案混淆了光的衍射和光的散射这两个概念，衍射是由于个别的不均匀区域(如个别的小孔、缝或小的障碍物等)所形成的，这些不均匀区域范围的大小一般可以与光的波长相比拟；而光的散射是由于大量排列不规则的非均匀的小“区域”的集合 所形成的，这些非均匀小“区域”的
3、线度一般比波长小，对每一个这种小“区域”，虽然也有衍射发生，但由于不规则的排列而相互发生不相干的叠加，所以就整体 而言，观察不到衍射现象，这种线度小于光的波长的微粒对入射光的散射现象通常称为瑞利散射，这种散射光的强度与波长的四次方成反比的关系称为瑞利定律，瑞 利定律说明了散射光中短波占优势，所以观察到白光的散射光带青蓝色，而直接通过散射物质的光，由于缺少了短波的成份，便显得比较红，例如红光的波长 (7.210-7m)是紫光波长(=4.010-4m)的1.8倍，根据瑞利定律，在入射的紫光光强与红光光强相等的条件下，紫光的散射大约是 红光的(1.8)4倍(即10倍)，只有在微粒线度比光波的波长小的
4、情况下，才能够观察到这种符合瑞利定律的散射，若微粒线度超过了波长，那么，在微粒内 各点入射光位相的差便不可忽略，因而强度与波长之间就没有这种简单的关系了(的幂次将低于4)，比如，白云是由大气中的水滴形成的，由于这些水滴的半径 与可见光的波长相比已不算很小，瑞利散射不再适用，这样，水滴产生的散射与波长的关系不大，这就是云雾呈现白色的缘由.清晨日出或傍晚日落时，看到太阳呈红色，这是因为此时太阳光几乎平行于地平面，穿过的大气层最厚，所以波长较短的蓝光、黄光等几乎都朝侧向散射，仅剩下波 长较长的红光到达观察者，(接近地面的空气中有尘埃，更增强了散射作用)，当天空中有云块时，云块被太阳光所照射，也呈红色
5、，从而形成了朝霞或晚霞，这时 仰观天空时仍是浅蓝色，正午时太阳光所穿过的大气层最薄，散射光不多，故太阳光仍呈白色，在光学理论中，发生这种散射现象的原因是：由于大气中不规则的分 子的运动，使得大气中不断产生不均匀的疏密部分，因而使太阳光散射，这种散射称为分子散射，晴朗的天气天空之所以呈浅蓝色，也是由于大气对光的散射，大气 散射一部分来自悬浮的尘埃，大部分则是由于密度涨落引起的分子散射，由于后者的尺度比前者小得多，所以瑞利关于4反比律的作用更明显，根据瑞利定律，浅 蓝色和蓝色光比黄色和红色的光散射得更厉害，故散射光中波长较短的蓝光占优势，又如，白昼的天空之所以是亮的，完全是大气散射阳光的结果，假如没有大气 层，即使在白昼，人们仰望天空，将看到光耀眩目的太阳悬挂在漆黑的背景中，这是宇航员常见到的空中景象。