光的散射、反射、吸收、透射

当光遇到物体时可能发生三种事情：

• 反射（如镜面）
• 折射（如棱镜）
• 散射（如大气中的气体分子）

光波可以被物体吸收，在这种情况下，它的能量被转化为热量。 光波可以被物体反射。 并且光波可以由物体传播。 然而，很少只有一个频率的光照射物体。 虽然它确实发生，但更常见的是，许多频率或甚至所有频率的可见光都朝向物体表面入射。 当发生这种情况时，物体倾向于选择性地吸收，反射或透射某些频率的光。也就是说，一个物体可能反射绿光，同时吸收所有其他可见光频率。 另一个物体可以选择性地透射蓝光，同时吸收可见光的所有其他频率。

物体对光的吸收：特定材料对光的选择性吸收发生是因为所选择的光波频率与该材料原子中的电子振动的频率相匹配。由于不同的原子和分子具有不同的固有振动频率，它们将选择性地吸收不同频率的可见光。具有给定频率的光波被物体吸收后，再也不会以光的形式释放。

光的反射和透射：由于光波的频率与物体的振动的固有频率不匹配，因此发生光波的反射和透射。当某些频率的光波撞击物体时，物体原子中的电子开始振动。但是，不是以大振幅共振振动，电子在振动幅度很小的情况下短时间振动，然后能量被重新发射为光波。如果物体是透明的，则电子的振动通过大部分材料传递到相邻原子并在物体的相对侧重新发射——称为透射。如果物体是不透明的，则电子的振动不会通过大部分材料从原子传递到原子。相反，材料表面上的原子电子在短时间内振动，然后将能量重新发射为光波——称为反射。

反射有两种类型：

• 镜面反射：来自单个传入方向的光被反射到单个传出方向。
• 漫反射：当光线照射到粗糙或颗粒状表面时，由于界面的微观不规则性，它会在所有方向上反射。 因此，不形成图像。

镜面反射 vs 漫反射

光的散射：指光线通过不均匀介质时一部分偏离原来传播方向的现象。当光波射入介质时，在光波电场的作用下，分子或原子获得能量产生诱导极化，并以一定的频率作强迫振动，形成振动电偶极子（偶极子是指相距很近的符号相反的一对电荷）。这些振动的偶极子就成为二次波源，向各个方向发射出电磁波。在纯净的均匀介质中，这些次波相互干涉的结果，使光线只能在折射方向上传播，而在其他方向上则相互抵消，所以没有散射光出现。但当均匀介质中掺入进行着布朗运动的微粒后，或者体系由于热运动而产生局部的密度涨落或浓度涨落时，就会破坏次波的相干性，而在其他方向上出现放射光。

光的散射 光在不均匀介质中的散射

光的散射有很多种，如果我们从光频率是否改变的角度来分，可以分为两种：弹性散射和非弹性散射。所谓弹性散射是指光的波长（频率）不会发生改变，入射是什么波长的光，散射后还是什么波长的光，例如米氏散射、瑞利散射等。而非弹性散射即指散射前后光的波长发生了改变，例如拉曼散射、布里渊散射、康普顿散射等。

总结：

光与物体的作用

1. 镜面反射 2. 漫反射 3. 定向透射 4. 漫透射 5. 背反射 6. 吸收