瑞利散射：解释天空颜色的物理原理

瑞利散射：解释天空颜色的物理原理

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瑞利散射是解释许多自然现象的重要物理原理，从天空为什么是蓝色的，到日出日落时的绚丽霞光，都可以用这一原理来解释。本文将为你介绍瑞利散射的基本原理及其在大气现象中的具体应用。

瑞利散射，由英国物理学家Rayleigh命名。瑞利散射的原理是半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒、分子或原子（一般为0.1λ以下）对入射光束的散射。瑞利散射在光通过透明的固体或液体时都会发生，但以气体最为显著。发生瑞利散射的最常见的例子就是大气层，其对太阳光的瑞利散射会导致光线漫天辐射，这也解释了在白天天空为蓝色的原因。

在可见光中，波长越短的光越容易发生瑞利散射，所以相对于红光，蓝光散射光的比例更大。这就可以解释为什么在白天是天空多为蓝色，在白天时，太阳光经过大气层，小于可见光波长的微粒和分子发生了瑞利散射，由于蓝色光的瑞利散射更为强烈，散射的蓝色光便布满了整个天空。在晴天太阳直射时，人们看见的太阳光多为直射光，为太阳的可见光光谱，复合起来为白光。所以在晴天时天空更倾向于白色。

瑞利散射同样可以解释为什么在日出和日落时，会出现红色的火烧云。在日出或日落时，太阳光通过大气层传输到地面的距离相对于日中会更远一些，大部分黄色波长及以下的光线发生瑞利散射更强烈，大部分已经被散射到别处。所以这段时间人们的眼睛里看见的大多是偏红色的光。