光在大气中传播时光强是怎么变化的？可不可量化？

Question

对于紫外光、可见光以及红外光在大气中传播时，光强是如何变化的有没有规律可循（即公式之类）。

Answer 1

当紫外光、可见光和红外光穿过大气层时，它们的光强会受到大气吸收、散射和衰减的影响，这些影响会导致光强随着传播距离和波长的变化而变化。虽然没有一个简单的公式可以描述这种变化，但是可以根据大气吸收和散射的特性提出一些定性的规律。

1. 吸收：大气层对不同波长的光有不同的吸收特性。一般来说，紫外光会被大气层中的氧气和臭氧吸收，可见光主要被散射，而红外光主要受到水蒸气和二氧化碳的吸收。这意味着随着光在大气中传播的距离增加，光强会减弱，尤其是对于紫外和红外光。

2. 散射：大气层中的气体和气溶胶会导致光的散射，使得光在不同方向上传播。尤其是可见光，其散射在天空中产生了蓝色的颜色。散射会使得光强在不同方向和不同波长上发生变化。

3. 衰减：随着光在大气中传播的距离增加，光强会呈指数衰减。这是由于大气吸收和散射造成的能量损失。

虽然没有一个单一的公式可以描述这些变化，但可以使用一些经验公式来近似描述光在大气中传播时的光强变化。例如，贝尔-兰伯特定律可以用来描述光线在垂直方向上的衰减，而 Rayleigh 散射公式 可以用来描述散射光的强度。这些公式通常会考虑到大气层的密度、波长和传播距离等因素。

总的来说，光在大气中传播的光强变化是一个复杂的过程，受到吸收、散射和衰减等多种因素的影响。在实际应用中，通常使用数值模拟或实验测量来确定光在特定条件下的光强变化规律。