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光之散射原因及其成果

时间:2023-11-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:研究表明,光的散射现象的表现形式和种类是多种多样的,造成这些散射现象的物理原因也是各不相同的。在入射光作用下,组成介质的分子产生感应电偶极矩,它们成为产生电磁波次波的辐射源。当介质内的感应电偶极矩的空间分布完全均匀时,这些次波辐射的合成干涉结果,是使介质内沿原前进方向上的光辐射强度为最大,而沿其他所有方向上的次波辐射则由于彼此产生相消干涉而光强趋于零,亦即不产生光的散射现象。

光之散射原因及其成果

光通过除了真空以外的任何介质时,都有一部分的能量偏离原来的传播方向而向空间其他方向弥散开来,这种现象称为光的散射。开展有关光的散射课题的研究,不但可以丰富人们对光的传播及其与物质相互作用方式的理解和认识,而且也可以提供一种用来探索散射介质的组成、结构、均匀性和物态变化的特殊光学手段。研究表明,光的散射现象的表现形式和种类是多种多样的,造成这些散射现象的物理原因也是各不相同的。往往即使针对同一类散射现象,也可以用不同的理论模型从不同的角度来加以描述。粗略来说,引起光散射的原因,是由于传输介质中的光学不均匀性或折射率不均匀性所导致的;这相当于说,是由于介质感应电极化特性的空间无规则起伏变化所引起的。假设某种介质的光学性质(折射率)是绝对均匀的,或者说它的感应电极化特性按空间分布而言是绝对均匀的,则一定方向的光束通过这种理想介质时,是不会产生光的散射现象的。反之,作为一种常见的例子,当介质内某些局部区域的光学性质(折射率)与周围大部分区域内的平均光学性质有一定差异时,则这些局部区域就形成了散射光的中心。在传统光学的范畴内,利用介质在入射光场作用下产生感应电极化效应的观点,可以比较简单又直观地解释光的散射的起因。在入射光作用下,组成介质的分子产生感应电偶极矩,它们成为产生电磁波次波的辐射源。当介质内的感应电偶极矩的空间分布完全均匀时,这些次波辐射的合成干涉结果,是使介质内沿原前进方向上的光辐射强度为最大,而沿其他所有方向上的次波辐射则由于彼此产生相消干涉而光强趋于零,亦即不产生光的散射现象。当介质内的折射率分布的均匀性受到一定程度的破坏时,这意味着介质不同区域内的感应电极化特性有所差异,因此次波辐射的干涉合成结果,使得沿其他空间方向上的光强不再为零而为一定的有限值,这就形成了光的散射。当然,某些散射现象,例如纯净介质中的拉曼散射的精确描述,必须借助于严格的量子电动力学理论。(www.xing528.com)

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