蓝天、红日与光散射
在大自然中,为什么无色透明的空气能呈现蔚蓝的天空;白色的阳光会变成殷红的落日? 这都是地球周围的大气层对阳光进行散射而形成的。
原来,光在传播过程中,遇到两种均匀媒质的分界面时, 会产生反射和折射现象。但当光在不均匀媒质中传播时, 情况就不同了。由于一部分光线不能直线前进,就会向四面八方散射开来,形成光的散射现象。地球周围由空气形成的大气层, 就是这样一种不均匀媒质。因此, 我们看到的天空的颜色，实际上是经大气层散射的光线的颜色。科学家的研究表明, 大气对不同色光的散射作用不是“机会均等”的, 波长短的光受到的散射最厉害。当太阳光受到大气分子散射时, 波长较短的蓝光被散射得多一些。由于天空中布满了被散射的蓝光, 地面上的人就看到天空呈现出蔚蓝色。空气越是纯净、干燥,这种蔚蓝色就越深、越艳。如果天空十分纯净,没有大气和其他微粒的散射作用，我们将看不到这种璀璨的蓝色。比如在2 万米以上的高空，空气气体分子特别稀薄，散射作用已完全消失，天空也会变得暗淡。
同样道理,旭日初升或日落西山时,直接从太阳射来的光所穿过的大气层厚度, 比正午时直接由太阳射来的光所穿过的大气层厚度要厚得多。太阳光在大气层中传播的距离越长,被散射掉的短波长的蓝光就越多,长波长的红光的比例也显著增多。最后到达地面的太阳光, 它的红色成分也相对增加。因此,才会出现满天红霞和血红夕阳。实际上,发光的太阳表面的颜色始终没有变化。