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【光机电】光的三种散射

作者:劳造_official发布时间:2024-09-20

光的散射可以大致分为瑞利散射、米氏散射、拉曼散射。

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弹性散射

其中瑞利散射和米氏散射为弹性散射,也即光与散射物质不发生能量交换,不改变波长频率。

当散射发生的颗粒尺度远小于入射光波长时为瑞利散射。瑞利散射的强度与波长的4次方成反比,也就是说波长越短散射越强。因此无色的大气和海水都呈现蓝色——因为太阳光中的蓝紫光散射最强。

当散射发生的颗粒尺度接近入射光波长量级或者超过波长时为米氏散射。米氏散射的强度与波长的2次方成反比,且随着颗粒的增大,散射强度逐渐稳定,不受波长影响。因此米氏散射一般显白色,云、雾霾都是米氏散射。达利园——咳,丁达尔效应的部分原因也是。

蓝色部分为瑞利,黄色部分为米氏。但是尺度再大下去就不能叫“散射”了。


非弹性散射

拉曼散射属于非弹性散射,即光与散射物质发生能量交换,因而波长频率改变。

拉曼散射指入射光激发分子振动,使分子在高能级和低能级之间跃迁并释放能量产生的散射。这一过程使散射光的能量发生改变,散射出一系列光谱,称之为拉曼光谱。

拉曼光谱的重要特点在于,其分布由分子振动的方式决定,与入射光波长频率无关,因此可以用来检测物质成分和结构,广泛应用于生物、化学、药物等物质成分检测中,也应用于环境监测、新材料研究、宝石鉴定等领域。

某物质的拉曼光谱



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