レイリー散乱
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レイリー散乱（レイリー卿ジョン・ウィリアム・ストラットにちなむ）は、光の波長よりも小さいサイズの粒子による光の散乱である。透明な液体や固体中でも起きるが、典型的な現象は気体中の散乱であり、太陽光が大気で散乱されて、空が青くみえるのはレイリー散乱による。
散乱の量は粒子の大きさと光の波長による。散乱係数は波長の4乗に反比例する。
レイリー散乱の散乱係数ks は下式のようになる。
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- nは粒子数
- dは粒子径
- mは反射係数
- λは波長
これから波長の短い青は赤よりも多く散乱される。「夕焼け」・「朝焼け」は太陽と観測者の距離が日中と比べて長くなり、散乱を受けにくい赤色が届くことによる。一方で、日中には波長が短い青が観測者の方に散乱されることによる。
光の波長と同程度以上のサイズの粒子（散乱体）による光散乱は粒子を球形と仮定した場合ミー散乱理論で扱われる。
光学計測にも用いられ、特徴としては、信号強度が分子数密度に比例し、分光法より高強度であることが挙げられる。トレーサとしては散乱断面積の大きい物質が用いられる。
散乱係数の波長と散乱粒子の大きさに関わるパラメータとしてサイズパラメータ
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- D:粒子直径
- λ:波長
があり、
- α < 0.4 はレイリー散乱の領域、
- 0.4 < α < 3 はミー散乱の領域、
- α > 3 は回折散乱の領域とされる。
