Rayleigh-szórás

A hullámhossznál kisebb részecskék fényszórására Rayleigh az elektromágneses elméletet felhasználva dolgozta ki elméletét, amely összhangban van a továbbiakban ismertetett Mie elmélet eredményeivel is, annak közelítéseként írható le. Ez alapján polarizálatlan megvilágító fény esetén egy a sugarú (d átmérőjű), m törésmutatójú részecskéről r  távolságban a szórt intenzitás a dián látható Is formulával írható le, ahol lambda a megvilágító fény hullámhossza és Θ a detektálás iránya a beeső nyaláb irányához képest. Amennyiben eltekintünk a törésmutató hullámhossztól való függésétől, látható, hogy a szórt intenzitás fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával és arányos a részecske méret hatodik hatványával. Többek között ezzel magyarázható az is, hogy a Föld légköre sokkal jobban átlátszó a Napból érkező infravörös sugarakra, mint a látható és ultraibolya sugarakra.

A Rayleigh szórás a részecskék elektromos polarizálhatóságából fakad - a fény oszcilláló elektromos tere kölcsönhat a részecskékben lévő töltésekkel, ugyanolyan frekvenciájú rezgésre kényszerítve azokat. A részecskék így kis sugárzó dipólusokká válnak, ami a fényszórásban nyilvánul meg. Ezekből adódóan a Rayleigh szórás polarizált inkoherens fényt hoz létre.