Fenomenul de împrăştiere a luminii are aplicabilitate în studiul soluţiilor , suspensiilor coloidale şi soluţiilor de polimeri . Informaţii substanţiale despre structura moleculelor , cristalelor , lichidelor , sistemelor coloidale se obţin din studiul luminii împrăştiate în ceea ce priveşte intensitatea , starea de polarizare , iar compoziţia spectrală a luminii reflectă proprietăţile mediului împrăştietor .
Prin fenomenul de împrăştiere a luminii se înţelege propagarea ei într-un mediu după direcţii diferite de direcţiile date de legile macroscopice din ecuaţiie lui Maxwell . Într-un mediu omogen lumina se propagă numai după direcţia razei refractate , ca urmare a interferenţei undelor luminoase secundare emise de dipolii moleculari excitaţi de unda incidentă , lumina pe altă direcţie decât cea a undei refractate fiind stinsă . Cu alte cuvinte , în medii omogene elemente identice de volum , care conţin acelaşi număr de particule , dau unde secundare coerente , care prin interferenţă se sting una pe alta pe toate direcţiile diferite de direcţiile de reflexie şi refracţie .
Deci, condiţia esenţiala care duce la apariţia fenomenului de împrăştiere este existenţa neomogenităţilor în mediu, care pot fi diferite după caracterul şi sensul lor fizic. Cel mai elocvent este cazul mediilor tulburi , medii care conţin particule mari, de ordinul de mărime al lungimii de undă a luminii şi care au indicele de refracţie diferit de cel al mediului înconjurător. Ele sunt suspensiile, emulsiile. Pe astfel de particule răspândite haotic se produce difracţia luminii şi ca rezultat apare lumina împrăştiată, aşa numitul “fenomen Tyndall” – în cazul sistemelor netransparente (laptele).
Soluţiile coloidale – sisteme transparente, în care particulele au dimensiuni submicroscopice, în lumină transmisă acestea nu diferă cu nimic de soluţiile reale sau pure, lichide omogene sau gaze. Cazul mediului omogen este cel mai interesant, împrăştierea moleculară a luminii este mult mai puţin intensă ca împrăştierea mediilor tulburi. 

Neomogenităţile care fac să apară totuşi împrăştierea sunt microscopice ce se traduc în variaţia constantei dielectrice, deci a indicelui de refracţie.
În cazul lichidelor, intensitatea luminii împrăştiate este cu atât mai mare cu cât abaterile de la omogenitatea optică sunt mai pronunţate, adică cu cât variaţiile indicelui de refracţie sunt mai mari când se modifică densitatea. Dar variaţiile de densitate sunt cu atât mai mari cu cât energia de agitaţie termică ce le provoacă este mai mare. Rayleigh a explicat culoarea albastră a cerului prin împrăştierea luminii de către praful din atmosferă şi mai târziu prin structura moleculară.
Împrăştierea luminii pe particule foarte mici comparativ cu lungimea de undă (se consideră particule mici particulele ale căror dimensiune nu depăşeşte λ/20). Ele pot fi considerate ca surse punctiforme de împrăştiere. Câmpul electromagnetic incident, datorită dimensiunilor mici ale particulelor, traversează foarte repede particula, electronii din aceasta intră instantaneu în vibraţie cu câmpul electromagnetic şi induc în aceasta un moment dipolar. Fiecare electron devine o sursă de lumină secundară care are aceeaşi frecvenţă cu unda incidentă. Lumina este reemisă în toate direcţiile.
Când dimensiunile particulelor în soluţie ating valori comparabile cu lungimea de undă, oscilatorii care se află în diferite puncte ale acesteia nu vibrează în fază, iar undele împrăştiate de ele interferă, ceea ce duce la micşorarea intensităţii luminii. Împrăştierea pe astfel de particule şi a căror indice de refracţie este diferit de cel al mediului înconjurător se numeşte “împrăştiere Mie” (particule sferice mari, în suspensie într-un solvent). Mărindu-se dimensiunile particulei, unda incidentă are nevoie de un timp pentru a o traversa, timp neneglijabil faţă de perioada câmpului electromagnetic . Apare astfel un defazaj între undele secundare provenite din diferite puncte ale particulei şi care depind de unghiul de împrăştiere.
În cazul particulelor cu indice de refracţie mult diferit de cel al mediului înconjurător, suprafeţele de undă ale undei incidente sunt deformate în interiorul particulei, iar valoarea câmpului care acţionează într-un punct din interiorul particulei este modificată datorită polarizării dielectrice.
Când împrăştierea are loc pe particule mari şi cu indicele de refracţie apropiat de cel al mediului înconjurător ( împrăştiere 


Rayleigh-Gans) perturbaţiile câmpului electromagnetic al undei incidente sunt reduse . Se presupune că fiecare element de volum al 
particulelor acţionează independent de celelalte elemente, făcându-se suma tuturor contribuţiilor aduse la împrăştierea totală de o serie de dipoli care radiază ca “împrăştietori Rayleigh”. Dacă diametrul particulei continuă să crească, apar cercuri de maximă şi minimă intensitate care înconjoară particula întocmai ca inelele lui Newton. În lumină albă cercurile apar colorate.
Împăştiera luminii pe particule foarte mari in raport cu lungimea de undă este complicată de rezolvat prin metoda vibraţiilor parţiale ale lui Mie, ea poate fi considerată ca o suprapunere de fenomene:
– reflexia luminii care întâlneşte suprafaţa particulei;
– difracţia pe marginile acesteia reprezentată ca un disc opac;
– refracţia la trecerea luminii prin particula asimilată cu o lentilă groasă.

Bibliografie:
1. Brãtescu Gh. “Opticã electromagneticã”
2. Dezelic “Teoria împrastierii moleculare a luminii”
3. Feynman R. “Fizica modernã”
4. Kastler A. “Difuzia luminii în medii tulburi”

Editor: Profesor, Emilia Mititelu-Rãileanu