大氣光學和散射

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大氣光學和散射之间的区别

大氣光學 vs. 散射

大氣光學是地球大氣層獨特的光學性質所造成大範圍且壯觀的光學現象。美麗的藍色天空是瑞利散射的直接結果，它重新定向了高頻（藍色光）的陽光，使它們重新回到觀測者的視野。由於藍色光比紅色光容易散射，當日出和日落時的陽光必須穿透濃厚的大氣層時，太陽看起來就呈現偏紅的色調。在天空中額外的顆粒會以不同的角度色散不同的顏色的光，在黎明和黃昏創造出多采多姿的發光天空。冰晶和其它顆粒將在大氣層中的光線散射，造成暈、晚霞餘暉、華 (光象)、雲隙光和幻日。這些種現象的變化是由於粒子大小和不同的幾何形狀。 海市蜃樓是光線受到大氣層的溫度變化而產生偏折彎曲的光學現象，會使遠方的影像流離失所或是嚴重的扭曲。與此相關的其它光學現象包括新地島效應，會使視太陽比預測的提早升起或是延後落下，並且造成形狀的扭曲。一種稱為複雜蜃景的壯觀形式是由溫度反演造成的，會將地平線上，甚至地平線下的物件，像是島嶼、崖、船舶或冰山拉長且升高，就像"童話城堡"。 彩虹是光線在雨滴內部反射和色散光的折色組合造成的結果。因為彩虹總是出現在天空中背向太陽的那一端，而且因為兩者相距遙遠的距離，太陽越接近地平面，彩虹越是突出和壯觀Chapter 34。. 傳播中的輻射，像光波、音波、電磁波、或粒子，在通過局部性的位勢時，由於受到位勢的作用，必須改變其直線軌跡，這物理過程，稱為散射。這局部性位勢稱為散射體，或散射中心。局部性位勢各式各樣的種類，無法盡列；例如，粒子、氣泡、液珠、液體密度漲落、晶體缺陷、粗糙表面等等。在傳播的波動或移動的粒子的路徑中，這些特別的局部性位勢所造成的效應，都可以放在散射理論（scattering theory）的框架裏來描述。.

光

光通常指的是人類眼睛可以見的電磁波（可見光），視知覺就是對於可見光的知覺。可見光只是電磁波譜上的某一段頻譜，一般是定義為波長介於400至700奈（纳）米（nm）之間的電磁波，也就是波長比紫外線長，比紅外線短的電磁波。有些資料來源定義的可見光的波長範圍也有不同，較窄的有介於420至680nm，較寬的有介於380至800nm。 而有些非可見光也可以被稱為光，如紫外光、紅外光、x光。 光既是一种高频的电磁波，又是一種由称為光子的基本粒子組成的粒子流。因此光同时具有粒子性与波动性，或者说光具有“波粒二象性”。.

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瑞利散射

利散射（Rayleigh scattering），由英国物理学家約翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵（John Strutt, 3rd Baron Rayleigh）的名字命名。它是半径比光或其他電磁輻射的波长小很多的微小颗粒（例如單個原子或分子）对入射光束的散射。瑞利散射在光通過透明的固體和液體時都會發生，但以氣體最為顯著。 在大氣中，太陽光的瑞利散射會導致瀰漫天空輻射，這也是天空为藍色和太陽偏黃色的原因。 瑞利散射適用於尺寸遠小於光波長的微小顆粒，和光學的“軟”顆粒（即，其折射率接近1）。当顆粒尺度相似或大於散射光的波長时，通常是由米氏散射理論、離散偶極子近似和其它計算技術来處理。 瑞利散射光的強度和入射光波长λ的四次方成反比： I(\lambda)_ \propto \frac 其中\scriptstyle I(\lambda)_是入射光的光強分布函數。 因此，波長較短的藍光比波長較長的紅光更易產生瑞利散射。.

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波长

波长是一個物理學的名詞，指在某一固定的頻率裡，沿着波的传播方向、在波的图形中，離平衡位置的「位移」與「時間」皆相同的两个质点之间的最短距离。在物理學，波長普遍使用希臘字母λ來表示。.

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