«Рассеяние света»

(diffusion de la lumière) — при отражении от шероховатых поверхностей (см.). Такой рассеянный свет отчасти поляризован. Сила света, рассеянного шероховатой поверхностью, рассматриваемой по различным направлениям, весьма различна (см. Фотометрия). Р. цветных лучей, или цветорассеяние (dispersion de la lumière — дисперсия, см.; см. также Спектр). Тепловые лучи также подвержены рассеянию обоего рода (см. Лучистая теплота).

изменение характеристик потока оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света) при его взаимодействии с веществом. Этими характеристиками могут быть пространственное распределение интенсивности, частотный спектр, Поляризация света. Часто Р. с. называется только обусловленное пространственной неоднородностью среды изменение направления распространения света, воспринимаемое как несобственное свечение среды.

Последовательное описание Р. с. возможно в рамках квантовой теории взаимодействия излучения с веществом, основанной на квантовой электродинамике (См. Квантовая электродинамика) и квантовых представлениях о строении вещества. В этой теории единичный акт Р. с. рассматривается как поглощение частицей вещества падающего Фотона с энергией ħω, импульсом (количеством движения (См. Количество движения))ħk и поляризацией μ, а затем испускание фотона с энергией ħω, импульсом ħk' и поляризацией μ'. Здесь ħ — Планка постоянная, ω и ω' — частоты фотонов, каждая из величин kи k' —Волновой вектор. Если энергия испущенного фотона равна энергии поглощённого (ω= ω'), Р. с. называется рэлеевским, или упругим. При ω ≠ ω'Р. с. сопровождается перераспределением энергии между излучением и веществом и его называют неупругим.

Во многих случаях оказывается достаточным описание Р. с. в рамках волновой теории излучения (см. Излучение,Оптика). С точки зрения этой теории (называемой классической), падающая световая волна возбуждает в частицах среды Вынужденные колебания электрических зарядов («токи»), которые становятся источниками вторичных световых волн. При этом определяющую роль играет Интерференция света между падающей и вторичными волнами (см. ниже).

Количественной характеристикой Р. с. и при классическом, и при квантовом описании является дифференциальное сечение рассеяния dσ, определяемое как отношение потока излучения (См. Поток излучения)dl, рассеянного в малый элемент телесного угла dΩ, к величине падающего потока l₀: dσ =dl/ l₀. Полное сечение рассеяния σ есть сумма dσ по всем dΩ (сечение измеряют обычно в см²). При упругом рассеянии можно считать, что σ— размер площадки, «не пропускающей свет» в направлении его первоначального распространения (см. Эффективное поперечное сечение). При классическом описании Р. с. часто пользуются матрицей рассеяния, связывающей амплитуды падающей и рассеянных по всевозможным направлениям световых волн и позволяющей учесть изменение состояния поляризации рассеянного света. Неполной, но наглядной характеристикой Р. с. служит Индикатриса рассеяния — кривая, графически отображающая различие в интенсивностях света, рассеянного в разных направлениях.

Вследствие обилия и разнообразия факторов, определяющих Р. с., весьма трудно развить одновременно единый и детальный способ его описания для различных случаев. Поэтому рассматривают Идеализированные ситуации с разной степенью адекватности самому явлению.

Р. с. отдельным электроном с большой точностью является упругим процессом. Его сечение не зависит от частоты (т. н. томсоновское Р. с.) и равно σ = (8π/3) r²₀ = 6,65․10^—25 см²(r₀ = e²/mc² — т. н. классический радиус электрона, много меньший длины волны света; е и m — заряд и масса электрона; с —Скорость света в вакууме). Индикатриса рассеяния неполяризованного света в этом случае такова, что вперёд или назад (под углами 0° и 180°) рассеивается вдвое больше света, чем под углом 90°. Р. с. отдельными электронами — процесс, обычный в астрофизической плазме (См. Плазма); в частности, оно ответственно за многие явления в солнечной короне (См. Солнечная корона) и коронах др. звёзд.

Основная особенность Р. с. отдельным атомом — сильная зависимость сечения рассеяния от частоты. Если частота ω падающего света мала по сравнению с частотой ω₀ собственных колебаний атомных электронов (атомной линии поглощения), то σ Рассеяние света ω⁴, или λ^—4(λ— длина волны света). Эта зависимость, найденная на основе представления об атоме как об электрическом диполе (См. Диполь), колеблющемся в поле световой волны, называется Рэлея законом. Вблизи атомных линий (ω — ω₀) сечения резко возрастают, достигая в резонансе (ω = ω₀) очень больших значений σ — λ² Рассеяние света 10^—10см². Вследствие ряда особенностей резонансного Р. с. оно носит специальное название резонансной флуоресценции. Индикатриса рассеяния неполяризованного света атомами аналогична описанной для свободных электронов. Р. с. отдельными атомами наблюдается в разреженных газах.

При Р. с. молекулами наряду с рэлеевскими (несмещенными) линиями в спектре рассеяния появляются, в отличие от случая атомарного Р. с., линии неупругого Р. с. (смещенные по частоте). Относит. смещения )ω — ω'|/ω Рассеяние света 10^-3—10^-5, а интенсивность смещенных линий составляет лишь 10^-3—10^-6 интенсивности рэлеевской. О неупругом Р. с. молекулами см. Комбинационное рассеяние света.

Р. с. мелкими частицами обусловливает широкий класс явлений, которые можно описать на основе теории дифракции света (См. Дифракция света) на диэлектрических частицах. Многие характерные особенности Р. с. частицами удаётся проследить в рамках строгой теории, разработанной для сферических частиц английским учёным А. Лявом (1889) и немецким учёным Г. Ми (1908, теория Ми). Когда радиус шара r много меньше длины волны света λ_n в его веществе, Р. с. на нём аналогично нерезонансному Р. с. атомом. Сечение (и интенсивность) Р. с. в этом случае сильно зависит от r и от разности диэлектрических проницаемостей (См. Диэлектрическая проницаемость)ε и ε₀ вещества шара и окружающей среды: σ Рассеяние света λ_n^—4r⁶(ε - ε₀)(Рэлей, 1871). С увеличением r до r Рассеяние светаλ_nи более (при условии ε > 1) в индикатрисе рассеяния появляются резкие максимумы и минимумы — вблизи т. н. резонансов Ми (2r =mλ_n, m= 1, 2, 3,...) сечения сильно возрастают и становятся равными 6πr ², рассеяние вперёд усиливается, назад — ослабевает; зависимость поляризации света от угла рассеяния значительно усложняется.

Р. с. большими частицами (r>> λ_n) рассматривают на основе законов геометрической оптики (См. Геометрическая оптика) с учётом интерференции лучей, отражённых и преломленных на поверхностях частиц. Важная особенность этого случая — периодический (по углу) характер индикатрисы рассеяния и периодическая зависимость сечения от параметра r/λ_n. Р. с. на крупных частицах обусловливает Ореолы,радуги (См. Радуга),Гало и др. явления, происходящие в аэрозолях (См. Аэрозоли), туманах и пр.

Р. с. средами, состоящими из большого числа частиц, существенно отличается от Р. с. отдельными частицами. Это связано, во-первых, с интерференцией волн, рассеянных отдельными частицами, между собой и с падающей волной. Во-вторых, во многих случаях важны эффекты многократного рассеяния (переизлучения), когда свет, рассеянный одной частицей, вновь рассеивается другими. В-третьих, взаимодействие частиц друг с другом не позволяет считать их движения независимыми.

Л. И. Мандельштам показал (1907), что принципиально необходимым для Р. с. в сплошной среде является нарушение её оптической однородности, при котором Преломления показатель среды не постоянен, а меняется от точки к точке. В безграничной и полностью однородной среде волны, упруго рассеянные отдельными частицами по всем направлениям, не совпадающим с направлением первичной волны, взаимно «гасятся» в результате интерференции. Оптическими неоднородностями (кроме границ среды) являются включения инородных частиц, а при их отсутствии — Флуктуации плотности, анизотропии (См. Анизотропия) и концентрации, которые возникают в силу статистической природы теплового движения частиц.

Если Фаза рассеянной волны однозначно определяется фазой падающей волны, Р. с. называется когерентным, в противном случае — некогерентным. По исторической традиции Р. с. отдельной молекулой (атомом) часто называется когерентным, если оно рэлеевское, и некогерентным, если оно неупруго. Такое деление условно: рэлеевское Р. с. может являться некогерентным процессом так же, как и комбинационное. Строгое решение вопроса о когерентности при Р. с. тесно связано с понятием квантовой когерентности и статистикой излучения. Резкое различие в пространственном распределении когерентно и некогерентно рассеянного света обусловлено тем, что при некогерентном Р. с. вследствие нерегулярного, случайного распределения неоднородностей в среде фазы вторичных волн случайны по отношению друг к другу; поэтому при интерференции не происходит полного взаимного гашения волн, распространяющихся в произвольном направлении.

Впервые на Р. с. тепловыми флуктуациями (его называют молекулярным Р. с.) указал М. Смолуховский в 1908. Он развил теорию молекулярного Р. с. разреженными газами, в которых положение каждой отдельной частицы можно с хорошей степенью точности считать не зависящим от положений др. частиц, что и является причиной случайности фаз волн, рассеянных каждой частицей. Взаимодействием частиц между собой в ряде случаев можно пренебречь. Это позволяет считать, что интенсивность света, некогерентно рассеянного коллективом частиц, есть простая сумма интенсивностей света, рассеянного отдельными частицами. Суммарная интенсивность пропорциональна плотности газа. В оптических тонких средах (см. Оптическая толщина)Р. с. сохраняет многие черты, свойственные Р. с. отдельными молекулами (атомами). [В оптически плотных средах чрезвычайно существенным становится многократное рассеяние (переизлучение)]. Так, в атмосфере Земли сечение рассеяния солнечного света на флуктуациях плотности характеризуется той же зависимостью σ Рассеяние света λ^—4, что и нерезонансное Р. с. отдельными частицами. Этим объясняется голубой цвет неба: высокочастотную (голубую) составляющую спектра лучей Солнца атмосфера рассеивает гораздо сильнее, чем низкочастотную (красную). Весьма сложна картина Р. с. при резонансной флуоресценции, когда в объёме λ³ находится большое число частиц. В этих условиях коллективные эффекты становятся определяющими; Р. с. может происходить по необычному для газа типу, например приобретая характер металлического отражения от поверхности газа. Полная теория резонансной флуоресценции не разработана.

Молекулярное Р. с. чистыми, без примесей, твёрдыми и жидкими средами отличается от нерезонансного Р. с. газами вследствие коллективного характера флуктуаций показателя преломления (обусловленных флуктуациями плотности и температуры среды при наличии достаточно сильного взаимодействия частиц друг с другом). Теорию упругого Р. с. жидкостями развил в 1910, исходя из идей Смолуховского, А. Эйнштейн. Эта теория основывалась на предположении, что размеры оптических неоднородностей в среде малы по сравнению с длиной волны света. Вблизи критических точек (см. Критическое состояние)фазовых переходов (См. Фазовый переход) интенсивность флуктуаций значительно возрастает и размеры областей неоднородностей становятся сравнимы с длиной волны света, что приводит к резкому усилению Р. с. средой — опалесценции критической (См. Опалесценция критическая), осложнённой явлением переизлучения.

В растворах дополнительной причиной Р. с. являются флуктуации концентрации; на поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей — флуктуации этой поверхности (Л. И. Мандельштам, 1913). Вблизи критических точек (точки осаждения в 1-м случае, точки расслоения — во 2-м) возникают явления, родственные критические опалесценции.

Движение областей неоднородностей среды приводит к появлению в спектрах Р. с. смещенных по частоте линий. Типичным примером может служить Р. с. на упругих волнах плотности (Гиперзвуке),подробно описанное в ст. Мандельштама - Бриллюэна рассеяние.

Всё сказанное выше относилось к Р. с. сравнительно малой интенсивности. В 60—70-е гг. 20 в. после создания сверхмощных источников оптического излучения узкого спектрального состава (Лазеров) стало возможным изучение рассеяния чрезвычайно сильных световых потоков, которому оказались свойственны характерные отличия. Так, например, при резонансном рассеянии сильного монохроматического света (См. Монохроматический свет) на отдельном атоме вместо рэлеевских линий появляются Дублеты (в данном случае свет рассеивается атомом, состояние которого уже изменено действием сильного электромагнитного поля). Др. особенность рассеяния сильного света заключается в интенсивном характере т. н. вынужденных процессов в веществе, резко меняющих характеристики Р. с. Подробно об этом см. в ст. Вынужденное рассеяние света и Нелинейная оптика.

Явление Р. с. чрезвычайно широко используется при самых разнообразных исследованиях в физике, химии, в различных областях техники. Спектры Р. с. позволяют определять молекулярные и атомные характеристики веществ, их упругие, релаксационные и др. постоянные. В ряде случаев эти спектры являются единственным источником информации о запрещенных переходах (см. Запрещенные линии) в молекулах. На Р. с. основаны многие методы определения размеров, а иногда и формы мелких частиц, что особенно важно, например, при измерении видимости атмосферной (См. Видимость атмосферная) и при исследовании полимерных растворов (см. Нефелометрия,Турбидиметрия). Процессы вынужденного Р. с. лежат в основе т. н. активной спектроскопии и широко используются в лазерах с перестраиваемой частотой.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Волькештейн М. В., Молекулярная оптика, М. — Л., 1951; Хюлст Г., Рассеяние света малыми частицами, пер. с англ., М., 1961; Фабелинский И. Л., Молекулярное рассеяние света, М., 1965; Пантел Р., Путхов Г., Основы квантовой электроники, пер. с англ., М., 1972.

С. Г. Пржибельский.

РАССЕЯНИЕ СВЕТА - отклонения распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях. Рассеяние света обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором меняются пространственное распределение интенсивности, частотный спектр и поляризация света. По рассеянию света изучают строение молекул, жидкостей и т. п. Различают рассеяние света Рэлея (см. Рэлея закон), молекулярное рассеяние света, комбинационное рассеяние света, опалесценцию и др.

РАССЕЯНИЕ СВЕТА, отклонение распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях. Свет рассеивается на неоднородностях среды, на частицах и молекулах, при этом меняется пространственное распределение интенсивности, частотный спектр, поляризация света. Рассеяние света зависит от частоты света, размера рассеивающих частиц. Рассеянием солнечного света на молекулах воздуха объясняется голубой цвет неба, а рассеянием на частицах пыли и водяных парах - яркие зори при восходе и заходе Солнца.

физ. dispersion of light, light diffusion

optical dispersion

РАССЕЯНИЕ СВЕТА

изменение к.-л. хар-ки потока оптического излучения (с в е т а) при его вз-ствии с в-вом. Этими хар-ками могут быть пространств. распределение интенсивности, частотный спектр, поляризация света. Часто Р. с. наз. только явление несобств. свечения среды, обусловленное рассеянием на пространств. неоднородностях среды.

Последоват. описание Р. с. возможно в рамках квант. теории вз-ствия излучения с в-вом, основанной на квантовой электродинамике и квант. представлениях о строении в-ва. В этой теории единичный акт Р. с. рассматривается как поглощение ч-цей в-ва падающего фотона с энергией ћw, импульсом (кол-вом движения) ћk и поляризацией m, а затем испускание фотона с энергией ћw', импульсом ћk' и поляризацией m'. Здесь w и w' — частоты падающего и рассеянного излучений, k и k' — волновые векторы. Если энергия испущенного фотона равна энергии поглощённого (т. е. при w=w'), Р. с. наз. р э л е е в с к и м, или у п р у г и м. При w?w' Р. с. сопровождается перераспределением энергии между излучением и в-вом и его наз. неупругим.

Во мн. случаях оказывается достаточным описание Р. с. в рамках волн. теории излучения. С точки зрения этой теории падающая световая волна возбуждает в ч-цах среды вынужденные колебания электрич. зарядов («токи»), к-рые становятся источниками вторичных световых волн.

Количеств. хар-кой Р. с. при классич. и при квант. описании явл. д и ф ф е р е н ц и а л ь н о е с е ч е н и е р а с с е я н и я ds, определяемое как отношение потока излучения dJ, рассеянного в малый элемент телесного угла dW, к величине J0 падающего потока: da=dJ/J0. П о л н о е с е ч е н и е р а с с е я н и я s есть сумма da по всем направлениям, т. е. по всем dW (сечение имеет размерность см2). При упругом рассеянии можно считать, что s — размер площадки, «не пропускающей свет» в направлении его первоначального распространения. Неполной, но наглядной хар-кой Р. с. служит индикатриса рассеяния — кривая, графически отображающая зависимость интенсивности рассеянного света от угла рассеяния.

Вследствие разнообразия факторов, определяющих Р. с., трудно развить единый детальный способ его описания для разл. случаев. Поэтому рассматривают идеализированные ситуации с разной степенью адекватности самому явлению.

Р. с. о т д е л ь н ы м э л е к т р о н о м с большой точностью явл. упругим процессом, для к-рого s не зависит от w (т. н. т о м с о н о в с к о е Р. с.): s=(8p/3)r20=6,65
• 10-25см2(где r0=e2/mc2 — т. н. классич. радиус эл-на, много меньший длины волны света; e и m — заряд и масса эл-на). Индикатриса рассеяния неполяризованного света в этом случае такова, что интенсивность света, рассеянного вперёд или назад (под углами 0° и 180°), вдвое больше, чем под углом 90°.

Осн. особенность Р. с. о т д. а т о м о м — сильная зависимость сечения рассеяния от частоты. Если частота w падающего света мала по сравнению с частотой w0 собств. колебаний ат. эл-нов (соответствующей частоте собств. поглощения атома), то s=w4 или s=l-4 (l — длина волны света). Эта зависимость, найденная на основе представления об атоме как об электрич. диполе, колеблющемся в поле световой волны, наз. Рэлея законом. При w»w0 сечения резко возрастают, достигая при резонансе w=w0) очень больших значений s=l2=10-10 см2. Резонансное Р. с. по существу явл. р е з о н а н с н о й ф л у о р е с ц е н ц и е й (см. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ). Индикатриса рассеяния неполяризованного света атомами аналогична описанной для свободных эл-нов. Р. с. отд. атомами наблюдается в разреженных газах.

При Р. с. м о л е к у л а м и наряду с рэлеевскими (несмещёнными) линиями в спектре рассеяния появляются линии неупругого Р. с. (с м е щ ё н н ы е по ч а с т о т е). Относит. смещения|w-w0'|/w=10-3—10-5, а интенсивность смещённых линий составляет лишь 10-3—10-6 интенсивности рэлеевской. Неупругое Р. с. молекулами наз. комбинационным рассеянием света.

Р. с. мелкими частицами обусловливает класс явлений, к-рые можно описать на основе теории дифракции света на диэлектрич. ч-цах. Мн. характерные особенности Р. с. ч-цами удаётся проследить в рамках строгой теории, разработанной для сферич. ч-ц англ. учёным А. Лявом (1889) и нем. учёным Г. Ми (1908, т е о р и я М и). Когда радиус ч-цы r много меньше длины волны света ln в в-ве, Р. с. на ней аналогично нерезонансному Р. с. атомом. Сечение (и интенсивность) Р. с. в этом случае сильно зависит от r и от разности диэлектрических проницавмостей e и e0 рассеивающего в-ва и окружающей среды: s=ln-4r6(e-e0)2 (англ. физик Дж. У. Рэлей, 1871). С увеличением r до r=ln и более (при условии e>1) в индикатрисе рассеяния появляются резкие максимумы и минимумы
• вблизи т. н. р е з о н а н с о в М и (2r=mln, m=1, 2, 3,...) сечения сильно возрастают и становятся равными 6pr2; рассеяние вперёд усиливается, назад — ослабевает; зависимость поляризации света от угла рассеяния значительно усложняется.

Р. с. б о л ь ш и м и ч а с т и ц а м и (r->ln) рассматривают на основе законов геометрической оптики с учётом интерференции лучей, отражённых и преломлённых на поверхностях ч-ц. Важная особенность этого случая — периодический (по углу) характер индикатрисы рассеяния и периодич. зависимость сечения от параметра r/ln. Р. с. на крупных ч-цах обусловливает ореолы, радуги, гало и др. явления, происходящие в аэрозолях, туманах и пр.

Р. с. средами, состоящими из большого числа ч-ц, существенно отличается от Р. с. отд. ч-цами. Это связано, во-первых, с интерференцией волн, рассеянных отд. ч-цами, между собой и падающей волной; во-вторых, во мн. случаях важны эффекты многократного рассеяния (переизлучения), когда свет, рассеянный одной ч-цей, вновь рассеивается другими; в-третьих, вз-ствие ч-ц друг с другом не позволяет считать их движения независимыми.

Л. И. Мандельштам показал (1907), что принципиально необходимым для Р. с. в сплошной среде явл. нарушение её оптич. однородности, при к-ром преломления показатель среды не постоянен, а меняется от точки к точке.

В безграничной и полностью однородной среде волны, упруго рассеянные отд. ч-цами по всем направлениям, не совпадающим с направлением первичной волны, взаимно «гасятся» в результате интерференции. Оптич. неоднородностями (кроме границ среды) явл. включения инородных ч-ц, а при их отсутствии — флуктуации плотности, анизотропии и концентрации, к-рые возникают в силу статистич. природы теплового движения ч-ц.

Если фаза рассеянной волны однозначно определяется фазой падающей волны, Р. с. наз. к о г е р е н т н ы м, в противном случае — н е к о г е р е н т н ы м. По ист. традиции Р. с. отд. молекулой (атомом) часто наз. когерентным, если оно рэлеевское, и некогерентным, если оно неупруго. Такое деление условно: рэлеевское Р. с. может являться некогерентным процессом так же, как и комбинационное. Строгое решение вопроса о когерентности при Р. с. тесно связано с понятием квантовой когерентности и статистикой излучения (см. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОПТИКА). Резкое различие в пространств. распределении когерентного и некогерентного рассеянного света обусловлено тем, что при некогерентном Р. с. вследствие нерегулярного, случайного распределения неоднородностей в среде фазы вторичных волн случайны по отношению друг к другу; поэтому при интерференции не происходит полного взаимного гашения волн, распространяющихся в произвольном направлении.

Впервые на Р. с. тепловыми флуктуациями (его наз. м о л е к у л я р н ы м Р. с.) указал польск. физик М. Смолуховский в 1908. Он развил теорию мол. Р. с. разреженными газами, в к-рых положение каждой отд. ч-цы можно с хорошей степенью точности считать не зависящим от положений др. ч-ц, что явл. причиной случайности фаз волн, рассеянных каждой ч-цей. Вз-ствием ч-ц между собой в ряде случаев можно пренебречь. Это позволяет считать, что интенсивность света, некогерентно рассеянного коллективом ч-ц, есть простая сумма интенсивностей света, рассеянного отд. ч-цами. Суммарная интенсивность пропорциональна плотности газа. В оптич. тонких средах (см. ОПТИЧЕСКАЯ ТОЛЩИНА) Р. с. сохраняет мн. черты, свойственные Р. с. отд. молекулами (атомами). Так, в атмосфере Земли сечение рассеяния солнечного света на флуктуациях плотности характеризуется той же зависимостью s=l-4, что и нерезонансное Р. с. отд. ч-цами. Этим объясняется цвет неба: высокочастотную (голубую) составляющую спектра лучей Солнца атмосфера рассеивает гораздо сильнее, чем низкочастотную (красную). (В оптически плотных средах чрезвычайно существенным становится многократное рассеяние (переизлучение).) Весьма сложная картина возникает при резонансной флуоресценции в том случае, когда в объёме, равном l3, находится большое число ч-ц. В этих условиях коллективные эффекты становятся определяющими; Р. с. может происходить по необычному для газа типу, напр. приобретает характер металлич. отражения от поверхности газа.

Мол. Р. с. чистыми, без примесей, тв. и жидкими средами отличается от нерезонансного Р. с. газами вследствие коллективного характера флуктуации показателя преломления (обусловленных флуктуациями плотности и темп-ры среды при наличии достаточно сильного вз-ствия ч-ц друг с другом). Теорию упругого Р. с. жидкостями развил в 1910, исходя из идей М. Смолуховского, А. Эйнштейн. Эта теория основывалась на предположении, что размеры оптич. неоднородностей в среде малы по сравнению с длиной волны света. Вблизи к р и т и ч е с к и х т о ч е к (см. КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ) фазовых переходов интенсивность флуктуации значительно возрастает и размеры областей неоднородностей становятся сравнимы с длиной волны света, что приводит к резкому усилению Р. с. средой -опалесценции критической, осложнённой явлением переизлучения.

В растворах дополнит. причиной Р. с. явл. флуктуации концентрации; на поверхности раздела двух несмешивающихся жидкостей — флуктуации этой поверхности (Мандельштам, 1913). Вблизи критич. точек (точки осаждения в первом случае, точки расслоения во втором) возникают явления, родственные критич. опалесценции.

Движение областей неоднородностей среды приводит к появлению в спектрах Р. с. смещённых по частоте линий. Типичным примером может служить Р. с. на упругих волнах плотности (гиперзвуке) — т. н. Мандельштама — Бриллюэна рассеяние.

Всё сказанное выше относилось к Р. с. сравнительно малой интенсивности. В 60—70-е гг. 20 в. после создания сверхмощных источников оптич. излучения узкого спектрального состава (лазеров) стало возможным изучение рассеяния чрезвычайно сильных световых потоков, к-рому свойственны характерные отличия. Так, напр., при резонансном рассеянии сильного монохроматического света на отд. атоме вместо рэлеевских линий появляются дублеты — две близко расположенные линии (в данном случае свет рассеивает атом, состояние к-рого уже изменено действием сильного эл.-магн. поля). Др. особенность рассеяния сильного света заключается в интенсивном характере т. н. вынужденных процессов в в-ве, резко меняющих хар-ки Р. с. (подробнее см. в статьях (см. ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА, НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА)).

Явление Р. с. широко используется при самых разнообразных исследованиях в физике, химии, в разл. областях техники. Спектры Р. с. позволяют определять мол. и ат. хар-ки в-в, их упругие, релаксационные и др. постоянные. В ряде случаев эти спектры явл. единственным источником информации о запрещённых переходах (см. ЗАПРЕЩЁННЫЕ ЛИНИИ) в молекулах. На Р. с. основаны мн. методы определения размеров и формы мелких ч-ц, что особенно важно, напр., при измерении атм. видимости и при исследовании полимерных растворов. Процессы вынужденного Р. с. лежат в основе лазерной спектроскопии и широко используются в лазерах с перестраиваемой частотой.

рассе́яние све́та

изменение каких-либо характеристик потока оптического излучения (света), распространяющегося в неоднородной среде, в результате взаимодействия с частицами вещества. Такими характеристиками могут быть пространственное распределение интенсивности, частотный спектр и поляризация света. По рассеянию света изучают строение молекул, жидкостей и т. п. Различают Рэлея рассеяние света (см. Рэлея закон), молекулярное рассеяние света, комбинационное рассеяние света, опалесценцию и др.

* * *

РАССЕ́ЯНИЕ СВЕ́ТА, отклонения распространяющегося в среде светового пучка во всевозможных направлениях. Рассеяние света обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором меняются пространственное распределение интенсивности, частотный спектр и поляризация света. По рассеянию света изучают строение молекул, жидкостей и т. п. Различают рассеяние света Рэлея (см. Рэлея закон(см. РЭЛЕЯ ЗАКОН)), молекулярное рассеяние света, комбинационное рассеяние света(см. КОМБИНАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА), опалесценцию(см. ОПАЛЕСЦЕНЦИЯ) и др.

преобразование света веществом, сопровождающееся изменениями направления его распространения, поляризации света и частоты (или без её изменения - т. н. рассеяние Рэлея; этим видом Р. с. определяется голубой цвет неба днём и красный на закате и восходе Солнца) и проявляющееся как несобств. свечение в-ва.Р. с. может происходить на электронах среды или свободных электронах (см. Комптона явление, Комптона обратный эффект), на молекулах рассеивающее среды (см. Комбинационное рассеяние света) и на оптич. неоднородностях, возникающих за счёт флуктуации плотности (рассеяние Мандельштама - Бриллюэн а), а также в мутных средах на инородных частицах - рассеяние Тиндаля (для частиц размером в доли длины волны) и рассеяние Ми (для частиц размером неск. длин волн). Р. с. используется для изучения строения в-ва в физике и химии, измерения мутности сред, в астрономич. исследованиях, для контроля технологич. процессов и т. д. Р. с. обусловлены цвет неба и состояние видимости в атмосфере.

optical dispersion

diffusione della luce

розсі́яння сві́тла, розсі́ювання сві́тла

розсі́яння сві́тла, розсі́ювання сві́тла

изменение к.-л. характеристик потока оптич. излучения (света), распространяющегося в неоднородной среде, в результате взаимодействия с частицами в-ва. Такими характеристиками могут быть пространств. распределение интенсивности, частотный спектр и поляризация света. По Р. с. изучают строение молекул, жидкостей и т. п. Различают Р.с. Рэлея (см. Рэлея закон), мол. Р. с., комбинационное рассеяние света, опалесценцию и др.

отклонение распространяющегося в среде светового луча во всевозможных направлениях. Обусловлено неоднородностью среды и взаимодействием света с частицами вещества, при котором изменяется направление распространения, и частота колебаний световой волны.