基本介紹
- 中文名：臨界乳光
- 外文名：Critical opalescence
- 學科：物理
- 領域：科學
簡介,瑞利散射,藍天與夕陽,參見,
簡介
在臨界點附近，照射於介質的光束會被介質強烈散射，這現象稱為臨界乳光。波蘭物理學者馬里安·斯茅魯樵斯基於1908年首先表明，臨界乳光的機制為介質密度漲落，他並沒有給出相關的方程。兩年後，愛因斯坦套用統計力學嚴格論述介質的分子結構所形成的密度漲落，從而推導出相關的方程，並且用這方程給出另一種計算阿伏伽德羅常數的方法，更有意思的是，這臨界乳光的機制可以解釋天空呈藍色的現象。
按照瑞利散射理論，瑞利散射光的輻照度和入射光波長的四次方成反比。套用瑞利散射來解釋天空的藍色現象，波長較短的藍光比波長較長的紅光更易產生瑞利散射。因此，天空的顏色是藍色的。瑞利散射方程能夠準確地描述光束對於氣體的瑞利散射行為，但對於液體並不適用。愛因斯坦的臨界乳光理論更一般地適用於液體與氣體；瑞利散射只是臨界乳光問題的一個特別案例。後來，布魯諾·齊姆分析粒子在氣體與液體裡的隨機性，將瑞利散射理論加以延伸來描述光在液體裡的散射行為。
瑞利散射
瑞利散射（Rayleigh scattering），由英國物理學家約翰·斯特拉特，第三代瑞利男爵（John Strutt, 3rd Baron Rayleigh）的名字命名。它是半徑比光或其他電磁輻射的波長小很多的微小顆粒（例如單個原子或分子）對入射光束的散射。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，這也是天空為藍色和太陽偏黃色的原因。
瑞利散射光的強度和入射光波長λ的四次方成反比：
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。
藍天與夕陽
瑞利散射可以解釋天空為什麼是藍色的。白天，太陽在頭頂，當太陽光經過大氣層時，與空氣分子（其半徑遠小於可見光的波長）發生瑞利散射，因為藍光比紅光波長短，瑞利散射發生得比較激烈，被散射的藍光布滿了整個天空，從而使天空呈現藍色，但是太陽本身及其周圍呈現白色或黃色，是因為此時看到更多的是直射光而不是散射光，所以日光的顏色（白色）基本未改變——波長較長的紅黃色光與藍綠色光（少量被散射了）的混合。 但因為人眼對不同顏色的敏感度不同，以黃綠色敏感度最高，往兩邊呈鐘形分布，因此人眼對藍色的敏感度遠大於紫色，所以即使散射的可見光波長中紫光能量最高，人眼看起來仍是藍色。 當日落或日出時，太陽幾乎在我們視線的正前方，此時太陽光在大氣中要走相對很長的路程，所看到的直射光中的藍光大量都被散射了，只剩下紅橙色的光，這就是為什麼日落時太陽附近呈現紅色，而雲也因為反射太陽光而呈現紅色，但天空仍然是藍色的，只能說是非常昏暗的藍黑色。如果是在月球上，因為沒有大氣層，天空即使在白天也是黑的。
