瑞利的瑞利散射

瑞利的瑞利散射

入射光在线度小于光波长的微粒上散射后散射光和入射光波长相同的现象。由英国物理学家瑞利提出而得名。瑞利，十九世纪最著名的物理学家之一，1842年11月12日出生于英国的莫尔登。据说，瑞利刚开始上学时并不用功，他虽然人很聪明，可却十分贪玩，学习成绩一直平平。10岁那年曾连续两次逃学，为此，他的爸爸妈妈很替他着急，为了孩子的前途，他们决定迁居伦敦。环境的改变，对瑞利的成长起到了良好的作用。另外，瑞利的父母还特地为他聘了一名家庭女教师，从此瑞利一改以前贪玩的习性，一心埋进书本中。瑞利对物理学曾出了很大的贡献，他在声学、波的理论、光学、光的散射、电力学、电磁学、水力学、液体流动理论方面都做出了不可磨灭的贡献，1904年，他因和拉姆塞同时发现了惰性元素氩（Ar）而荣获了该年度的诺贝尔物理学奖。1871年，瑞利在经过反复研究，反复计算的基础上，提出了著名的瑞利散射公式，当光线入射到不均匀的介质中，如乳状液、胶体溶液等，介质就因折射率不均匀而产生散射光。瑞利研究表明，即使均匀介质，由于介质中分子质点不停的热运动，破坏了分子间固定的位置关系，从而也产生一种分子散射，这就是瑞利散射。瑞利经过计算认为 ，分子散射光的强度与入射光的频率（或波长）有关，即四次幂的瑞利定律。正午时，太阳直射地球表面，太阳光在穿过大气层时，各种波长的光都要受到空气的散射，其中波长较长的波散射较小，大部分传播到地面上。而波长较短的蓝、绿光，受到空气散射较强，天空中的蓝色正是这些散射光的颜色，因此天空会呈现蓝色。正是由于波长较短的光易被散射掉，而波长较长的红光不易被散射，它的穿透能力也比波长短的蓝、绿光强，因此用红光作指示灯，可以让司机在大雾迷漫的天气里容易看清指示灯，防止交通事故的发生。当前对海洋水色遥感精确瑞利散射的计算均采用查找表方式进行，但由于这些查找表是针对特定遥感器生成的，无法直接应用于新的水色遥感器，给实际应用带来一定程度的麻烦，为此提出了一种通用的海洋水色遥感精确瑞利散射查找表．首先，详细地推导了加倍法解大气矢量辐射传输方程的基本关系式和实际的计算原理。通过与MODIS精确瑞利散射查找表计算结果比较，证明利用加倍法计算瑞利散射的精度优于0．25%，完全能够满足当前海洋水色遥感大气校正对瑞利散射计算精度的要求，并可以用来生成精确瑞利散射查找表。其次，利用加倍法解大气矢量辐射传输方程，生成了一个通用的海洋水色遥感精确瑞利散射查找表，验证结果表明该查找表可用于所有水色遥感器的精确瑞利散射计算，且计算精度优于0．5%。这就是瑞利散射表在现代科学当中的重要应用。