瑞利散射
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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。
瑞利散射適用於尺寸遠小於光波長的微小顆粒，和光學的「軟」顆粒（即其折射率接近1）。當顆粒尺度相似或大於散射光的波長時，通常是由米氏散射理論、離散偶極子近似和其它計算技術來處理。
瑞利散射光的強度和入射光波長λ的四次方成反比：
I(\lambda)_{scattering} \propto \frac{ I(\lambda)_{incident}}{\lambda^4}
其中scriptstyle I(\lambda)_{incident}是入射光的光強分布函數。
目錄
推導
大氣中的分子在入射光電矢量作用下會極化，從而產生偶極輻射，輻射能流密度的平均值為
langle \mathbf{S} \rangle = \bigg(\frac{\mu_0p_0^2\omega^4}{32\pi^2 c}\bigg) \frac{\sin^2\theta}{r^2} \mathbf{\hat{r}
瑞利非偏振散射光強度
I_0<表示入射光強度，theta爲入射光與散射光的夾角
I = I_0 \frac{8\pi^4\alpha^2}{\lambda^4 R^2}(1+\cos^2\theta)
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[1] 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，被散射的藍光佈滿了整個天空，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，往兩邊呈鐘形分佈，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。