簡介
瑞利散射（Rayleigh scattering）由英國物理學家瑞利的名字命名。它是半徑比光的波長小很多的微粒對入射光的散射。瑞利散射光的強度和入射光波長λ的4次方成反比：
公式其中
公式是入射光的光強分布函式。也就是說，波長較短的藍光比波長較長的紅光更易散射。
光學現象
（1）天空的顏色
由於瑞利散射的強度與波長四次方成反比，所以太陽光譜中波長較短的藍紫光比波長較長得紅光散射更明顯，而短波中又以藍光能量最大，所以在雨過天晴或秋高氣爽時（空中較粗微粒比較少，以分子散射為主），在大氣分子的強烈散射作用下，藍色光被散射至瀰漫天空，天空即呈現蔚藍色。
另外，由於大氣密度隨高度急劇降低，大氣分子的散射效應相應減弱，天空的顏色也隨高度由蔚藍色變為青色（約 8 公里）、暗青色（約 11 公里）、 暗紫色（約 13 公里）、黑紫色（約 21 公里），再往上，空氣非常稀薄，大氣分子的散射效應極其微弱，天空便為黑暗所湮沒。可以說，瑞利散射的結果，減弱了太陽投射到地表的能量。
瑞利散射
瑞利散射（2）晚霞的顏色
當日落或日出時，太陽幾乎在我們視線的正前方，此時太陽光在大氣中要走相對很長的路程，我們所看到的直射光中的波長較短藍光大量都被散射了，只剩下紅橙色的光，這就是為什麼日落時太陽附近呈現紅色，而雲也因為反射太陽光而呈現紅色，但天空仍然是藍色的。
（3）海水的顏色
海水顏色即海面向上輻射的可見光所呈現的表觀顏色，其與海水包含的物質成分密切相關：在清潔的大洋水中，懸浮顆粒少，粒徑小，分子散射起著主要的作用，其散射服從瑞利散射定律, 呈深藍色（峰值的波長約為 470 nm）。
原理
（1）尺度數α
散射的程度變化是粒子半徑（r）與輻射波長（λ）比例的函式，連同許多其它因子，像極化、角度、以及相干性等等。因此常引用無量綱尺度數α = 2πr/λ作為判別標準：
當α遠小於1時，可用瑞利散射；
當α≥0.1 時, 需用米散射；
當α>50 時, 可用幾何光學。
（2）變化規律
下圖給出水滴的散射效率因子隨尺度數α變化的曲線。
瑞利散射從圖中可以看出，當α很接近0時，散射效率因子隨α增長很快，這是瑞利散射的特徵。對一同一類散射粒子（例如空氣分子），因為半徑r是固定的，則α的加大意味著波長λ的減小。
散射效率因子隨著α的增長表明了較短波長的光散射比較長波長的強。
瑞利散射套用
一個完美控制的雷射束能夠準確地散射於一個微粒，產生出命定性的結果。這樣的狀況也會發生於雷達散射，目標大多數是巨觀物體，像飛機或火箭。
許多科技領域顯著地套用到散射和散射理論。例如，超音波檢查、半導體晶片檢驗、聚合過程監視、電腦成像等等。
公式推導
大氣中的離子可視為偶極子，其振盪會輻射能量。
輻射功率為：
公式2其中單個原子的偶極為：
公式3其中ω0是原子的自然頻率。
整體輻射強度為：
公式4按輻射強度定義有：
公式5其中是每單位體積內的原子數。於是有
公式6其中
公式7因為
公式8，所以距離越遠，波長較短的強度越低。
