瑞利散射是什么
瑞利散射是一種常見(jiàn)的光學(xué)現象，以英國物理學(xué)家瑞利勛爵的名字命名。它是光在散射中心的線(xiàn)性散射，散射中心比光的波長(cháng)小得多。在這種情況下，散射與振幅成比例的中嶄露頭角的振幅，提供給逆波長(cháng)的四次冪發(fā)生，并且向1個(gè)+ COS?2??θ，其中θ為散射角。前向和后向散射（分別為θ??= 0和θ??=??π）的強度相同。
瑞利散射和米氏散射可以通過(guò)Mie散射理論（以Gustav Mie命名）來(lái)描述較大中心的散射。在這里，特性是不同的。例如，對于前向散射，散射幅度更強，并且波長(cháng)依賴(lài)性不同。
瑞利散射的散射中心可以是單個(gè)原子或分子。然而，人們還可以描述例如由于微觀(guān)密度波動(dòng)而導致的大氣中瑞利散射，微觀(guān)密度波動(dòng)是由空氣中分子的隨機分布引起的。
請注意，對于在多個(gè)粒子或散射中心的散射，不能簡(jiǎn)單地將各個(gè)中心散射的功率相加，因為會(huì )產(chǎn)生干擾效應：必須添加振幅。結果，在完全純凈且規則的晶體中不會(huì )發(fā)生光的瑞利散射。而且，僅由于上述隨機密度波動(dòng)，才可能在空氣中進(jìn)行瑞利散射。
瑞利散射的原理公式
在諸如石英玻璃之類(lèi)的非晶光學(xué)材料中，由于不規則的微觀(guān)結構，總是存在隨機的密度波動(dòng)。它們甚至比通常在室溫下的強度要強得多，因為在纖維制造過(guò)程中，靠近玻璃軟化溫度的纖維發(fā)生的密度波動(dòng)被“凍結”。
瑞利散射設置一個(gè)下限到傳播損耗在光纖。當然，例如由于不規則的纖芯?/?包層界面（特別是折射率對比度高），雜質(zhì)的散射和吸收以及宏觀(guān)和微觀(guān)彎曲，也可能導致其他損失。?為長(cháng)距離光纖通信而優(yōu)化的石英纖維具有非常低的傳播損耗，接近瑞利散射給出的極限。對于實(shí)質(zhì)上低于經(jīng)常使用的1.5-μm區域的波長(cháng)，僅瑞利散射會(huì )高于這些光纖在1.5μm波長(cháng)下的實(shí)際損耗。在基本上更長(cháng)的波長(cháng)處，瑞利散射會(huì )更弱，但是二氧化硅的紅外吸收會(huì )開(kāi)始。
原則上，可以使用其他玻璃制成的中紅外纖維（例如氟化物纖維），其損耗甚至更低，但實(shí)際上二氧化硅纖維已達到最佳性能。
光纖中的大多數瑞利散射光從側面射出光纖。只有一小部分散射光被散射回去，從而再次在纖維芯中被引導。因此，光纖設備的回波損耗通常很高。光纖設備的總回波損耗通常是由光纖末端，機械接頭或光纖連接器等接口處的反射引起的。
由于經(jīng)常在光纖中發(fā)生的高光強度，也可能發(fā)生諸如拉曼散射和布里淵散射之類(lèi)的非線(xiàn)性散射過(guò)程。作為線(xiàn)性過(guò)程的瑞利散射在低光強度下同樣重要。
