瑞利散射（Rayleigh scattering）是指光波在穿过物质时，与物质中的微小粒子（如气体分子）相互作用并发生散射的现象。此现象主要发生在粒子尺寸远小于光波波长时。瑞利散射的强度与光的波长成反比，即波长越短，散射越强。因为蓝光的波长较短，因此它比红光更容易被散射，这也是天空呈现蓝色的原因之一。瑞利散射在大气科学、光学等领域有广泛应用。

Light scattering of colloids | ViaDean

参考文献

MATLAB片段

在MATLAB中处理瑞利散射（Rayleigh scattering）通常涉及到理解和应用瑞利散射公式。瑞利散射描述了当光波与比其波长小得多的粒子（如气体分子或小颗粒）发生相互作用时，散射光的强度与波长的关系。

瑞利散射的基本公式

瑞利散射的光强 ( $I(\lambda)$ ) 与入射光的波长 ( $\lambda$ ) 关系如下：

$$ I(\lambda) \propto \frac{1}{\lambda^4} $$

其中：

• ( $\lambda$ ) 是光的波长
• 光强的散射与波长的四次方成反比。

此外，瑞利散射的强度也与散射物质的分子极化率、粒子浓度等因素有关。

MATLAB中瑞利散射的实现

假设我们要模拟和计算瑞利散射的光强，以下是一个简化的MATLAB代码框架，它演示了如何计算瑞利散射与波长的关系，并绘制波长与散射强度的图形。

1. 瑞利散射强度的计算

 % 瑞利散射计算
 ​
 % 设置波长范围（单位：纳米 nm）
 wavelength = linspace(200, 1000, 100); % 从200nm到1000nm的100个点
 ​
 % 瑞利散射强度与波长的关系：I(λ) ∝ 1/λ^4
 % 我们选择一个常数K来代表其他物理参数，假设它是1
 K = 1;
 ​
 % 计算散射强度
 scattering_intensity = K ./ (wavelength.^4);
 ​
 % 绘制散射强度与波长的关系
 figure;
 plot(wavelength, scattering_intensity, 'LineWidth', 2);
 xlabel('Wavelength (nm)');
 ylabel('Scattering Intensity (Arbitrary units)');
 title('Rayleigh Scattering Intensity vs Wavelength');
 grid on;

2. 结果分析

• 在这个代码中，我们定义了一个波长范围，从200 nm到1000 nm，代表紫外光到红外光的范围。
• 瑞利散射的强度计算公式 ( $I(\lambda) \propto \frac{1}{\lambda^4}$ ) 被实现为 scattering_intensity = K ./ (wavelength.^4)，其中 K 是常数。
• 绘图展示了散射强度与波长的关系，波长越长，散射强度越弱，且波长的四次方反比关系是显而易见的。

3. 实际应用中的进一步处理