散射不对称性

入射光与介质的分子运动间相互作用而引起的频率发生改变的散射。1928年C.拉曼在液 体和气体中观察到散射光频率发生改变的现象，称拉曼效应或拉曼散射。拉曼散射遵守如下规律:散射光中在原始入射谱线(频率为ω0)两侧对称地伴有频率为ω0±ωi(i=1,2,3,…)的一组谱线，长波一侧的谱线称红伴线或斯托克斯线，短波一侧的谱线称紫伴线或反斯托克斯线，统称拉曼谱线;频率差ωi与入射光频率ω0无关，仅由散射物质的性质决定。每种物质都有自己特有的拉曼谱线，常与物质的红外吸收谱相吻合。在经典理论的解释中，介质分子以固有频率ωi振动，与频率为ω0的入射光耦合后产生ω0、ω0-ωi和ω0+ωi三种频率的振动，频率为ω0的振动辐射瑞利散射光，后两种频率对应斯托克斯线和反斯托克斯线。拉曼散射的诠释需用量子力学，不仅可解释散射光的频移，还能解决诸如强度和偏振等问题。

按量子力学，晶体中原子的固有振动能量是量子化的，所有原子振动形成的格波也是量子化的，称为声子。拉曼散射和布里渊散射都是入射光子与声子的非弹性碰撞结果。晶格振动分频率较高的光学支和频率较低的声学支，前者参与的散射是拉曼散射，后者参与的散射是布里渊散射。固体中的各种缺陷、杂质等只要能引起极化率变化的元激发均能产生光的散射过程，称广义的拉曼散射。按习惯频移波数在50-1,000/厘米间为拉曼散射，在0.1-2/厘米间是布里渊散射。

米氏散射(Mie scattering)

I(λ) scattering∝I(λ)incident/λ

米氏发表了任何尺寸均匀球形粒子散射问题的严格解，具有极大的实用价值，可以研究雾、云、日冕、胶体和金属悬浮液的散射等。

当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射称为米氏散射。

这种散射主要由大气中的微粒，如烟、尘埃、小水滴及气溶胶等引起。米氏散射的辐射强度与波长的二次方成反比，散射在光线向前的方向比向后的方向更强，方向性比较明显。如云雾的粒子大小与红外线(0.7615um)的波长接近，所以云雾对红外线的辐射主要是米氏散射。是故，多云潮湿的天气对米氏散射的影响较大

散射光的波长与入射光相同，而其强度与波长λ成反比的散射，称瑞利散射定律，由瑞利于1871年提出。此定律成立的条件是散射微粒的线度小于波长。若入射光为自然光，不同方向散射光的强度正比于1+cosθ，θ为散射光与入射光间的夹角，称散射角。θ=0或π时散射光仍为自然光;θ=π/2时散射光为线偏振光;在其他方向上则为部分偏振光。根据瑞利散射定律可解释天空的蔚蓝色和夕阳的橙红色。

当散射微粒的线度大于波长时，瑞利散射定律不再成立，散射光强度与微粒的大小和形状有复杂的关系。G.米和P.德拜分别于1908年和1909年以球形粒子为模型详细计算3对电磁波的散射。米氏散射理论表明，当球形粒子的半径a<0.3λ/-2π时散射光强遵守瑞利定律，a较大时散射光强与波长的关系不再明显。用白光照射由大颗粒组成的物质时(如天空的云层等)，散射光仍为白色。气体液化时，在临界状态附近由密度涨落引起的不均匀区域的线度比波长要大，所产生的强烈散射使原来透明的物质变混浊，称为临界乳光。