為什麼藍色光散射能力強
這是因為光的散射強度取決於光波的頻率(或波長)以及散射粒子的性質。
在空氣中,散射粒子主要是氮和氧分子。首先,我要概述一下這些分子是如何散射光線的。
你必須記住的第一件事是,光的散射是一個誘導向不同方向重新輻射的過程,它實際上並不是使波彎曲。入射的波被散射粒子吸收,粒子被激發並向不同方向反射波,因此光被“散射”。
在空氣中,主要的散射體是氮分子和氧分子,它們都是電中性的,但它們含有帶負電荷的電子。當帶電粒子受到外部電磁場的作用時,它們的反應是移動。
我們都知道,光本質上是傳播電磁波的。這基本上意味著光是由振盪的電場和磁場(相互成直角)組成的,它們將能量傳遞給路徑上的物體。所以,當光照射到空氣分子時,其中的電子會感受到電場並對其做出反應。在像光這樣的振盪場的情況下,電子也會以振盪的方式響應,以與振盪的外場相同的頻率來回運動(在技術術語中,我們稱之為誘導振盪偶極子)。
正如電磁理論所述,加速的電荷會在電磁波中輻射出來。因此,振盪的偶極子,其電子來回運動(即加速),會輻射出電磁波。因為輻射波的頻率和電子振盪的頻率是一樣的,而電子振盪的頻率和入射波的頻率是一樣的,所以再輻射波和入射波的頻率是一樣的。
那麼,為什麼藍光散射更大呢通過“散射更多”,它本質上的意思是粒子重新輻射的波的振幅更大。記住,再輻射的波是由分子內的電子加速產生的,更大的加速度會產生更大振幅的波。
現在想象一下,如果你想讓一個電子加速(和減速)更多,你真正要求的是在給定時間內速度的更多變化。所以在振盪系統中最簡單的方法就是讓來回運動更快,也就是增加振盪的頻率。
讓我們遵循這個邏輯,振盪頻率越高,加速度越大,再輻射就越強。因此,由於入射波的頻率與振盪相同,入射波的頻率越高,再輻射就越強。這就解釋了為什麼藍光比紅光更容易散射!
但不要這麼快。我已經在第二段提到了粒子的性質也起了作用。到目前為止,我們似乎還沒有深入研究任何具體的問題。現在讓我們開始吧。
到目前為止,我們一直下意識地假設電子對外場的反應是即時的,沒有阻力,也就是說,電子沒有慣性,也沒有“恢復力”。但事實並非如此。(請原諒我在下面的部分使用了經典圖片,這只是為了更容易概念化)
因為藍光波長可見光裡最短(其實紫色最短,後面再說) 而瑞麗散射(瑞利散射針對媒介(空氣)的粒子小於光波長的1/10情況,而米氏散射針對大於光波長1/10情況)的散射強度與波長的4次方成反比 所以藍光散射強度遠大於別的光 也就是最易被散射
其實紫光是可見光中波長最短 可為什麼我們看到的天空是藍色的呢 原因有二.
1) 空氣對紫光吸收比藍光更強.
2) 人眼有紅,綠,藍椎體三種接收器,每個接受器只對相關顏色敏感.人眼對這樣的天空顏色處理後就是藍色的了.
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