在黑暗中,當你用手電筒向空中照射時,你可以看到一束光。人們還在一夜之間看到天空中探照燈發(fā)出的粗光束。那么,我們?yōu)槭裁磿吹竭@些光束呢?這是因為有許多微小的顆粒,如煙霧和灰塵,漂浮在大氣中。當光線照射到這些粒子上時,它會散射并射向各個方向。這一現(xiàn)象最早是由瑞利發(fā)現(xiàn)的,所以人們將這種散射命名為“瑞利散射”。
散射是如何產(chǎn)生的?原來,構(gòu)成物質(zhì)的分子、原子、電子等微小粒子以一定的自然頻率振動,并能釋放出波長與振動頻率相對應的光。粒子的振動頻率由它們的大小決定。顆粒越大,振動頻率越低,釋放的光波長越長。顆粒越小,振動頻率越高,釋放的光波長越短。這個振動頻率稱為質(zhì)點的固有振動頻率。但這種振動不是自己產(chǎn)生的,它需要一些能量。一旦粒子受到一定波長的光照射,照射光的頻率與粒子的固有振動頻率相同,就會引起共振。粒子中的電子開始以這個振動頻率振動。因此, 粒子將光散射到各個方向,入射光的能量被吸收轉(zhuǎn)化為粒子的能量,粒子又以光能的形式將能量再次發(fā)射出去。所以對于從外面觀察的人來說,看到的似乎是光打在粒子上,向四面八方飛出去。
光纖中還存在瑞利散射,由此產(chǎn)生的光損耗稱為瑞利散射損耗。鑒于目前的光纖制造技術(shù)水平,可以說瑞利散射損耗是不可避免的。而瑞利散射損耗與光波長的4次方成反比,所以當光纖工作在長波長區(qū)域時,瑞利散射損耗的影響可以大大減小。