雷來散射定律是雷來根據以下假定條件，創造的散射理論。①產生散射作用的質點尺度比入射輻射的波長小；②散射質點不是導電體；③散射質點對於其光學特性為對稱球形。因乾潔空氣分子就是這樣大小的質點，故雷來定律又稱為分子散射定律。設有一截面積為1平方厘米的單色光束投射到1立方厘米的空氣上，投射光束的強度為S<SUB>λ</SUB>，以i<SUB>λ</SUB>表示單位體積空氣在單位時間內向各個方向的總散射量。雷來指出：分子散射量與投射來的單色光束強度之比與投射光的波長的四次方成反比，公式如右圖。
式中的C為比例係數。公式表明：波長愈短的光，愈容易被散射。如紅光比紫光的波長約大一倍，在同樣條件下紅光僅相當於紫光散射量的1/16。雨後晴天，天空呈藍色，正是太陽輻射中青藍色光波長較短，容易被散射的緣故。
