海水光散射

海水光散射是一種在海水中發生的光學現象，該現象的本質是自然界的光（主要是日光和地表反照光）在進入海水之後發生的瑞利體積散射。該過程是導致海水在視覺上呈現出蔚藍色的重要原因，同時也造成當海水深度加大時，海水透射的光強被不斷削弱，因而越是在深海，光照越差。

基本介紹

• 中文名：海水光散射
• 外文名：Oceanic Rayleigh Scattering
• 所屬領域：海洋物理學 光學

現象描述

海水光散射是指進入海水中的光，一部分被吸收，另一部分發生光波的散射而改變了原來的傳播方向發生的光學散射現象

成因

在海水中，散射使光能減弱的量值 與光射入水層的厚度 具有如下微分方程的關係：

式中 稱散射係數，海水對光的體積散射是由海水分子導致的，因此海水對光的散射屬瑞利散射，按瑞利定律，其散射係數與波長的四次方成反比，即波長愈短，其散射能力愈強，這種散射也稱分子散射：

如果散射微粒的半徑比光波的波長大，則不按瑞利定律，對這樣的微粒，散射係數與波長的平方成反比：

根據電磁波的頻譜分布和波長公式 ，在可見光區間（ ）下，波長越短的光其頻率越高，在較高的頻段（相對應地，波長較短）下分布的主要是藍紫光，這種光更容易在海水中發生瑞利散射，散射光進入視野，產生的直接視覺感受就是“海水呈現出蔚藍的顏色”。事實上，大氣散射也是類似的原理（散射微粒由海水的分子、膠粒變成了空氣中的分子和氣溶膠粒），在自然光源的作用下，天空也能夠呈現出與海水類似的蔚藍的顏色。

電磁波頻譜示意圖

隨著海水深度的逐漸增大，散射導致光量的削弱程度也就越大，因而在深海中，光線很暗，呈深藍色。