Рассе́яние све́та, изменение направления распространения, поляризации и частоты оптического излучения при его взаимодействии со средой. Различают упругое рассеяние света, при котором частота рассеянного излучения равна частоте падающего, и неупругое рассеяние света, при котором частота оптического излучения меняется при взаимодействии со средой.

Упругое рассеяние света возникает при распространении света в сплошной среде со случайными возмущениями показателя преломления, вызванными флуктуациями температуры, плотности, концентрации (например, в растворах, в турбулентных потоках воздуха); при распространении света в дисперсной среде, содержащей множество случайно расположенных мелких частиц (пыльный воздух, туман, взвеси); в биологической ткани, в крови. В статистически изотропной сплошной среде и дисперсной среде со сферически изотропными частицами рассеяние света симметрично относительно оси, совпадающей с направлением распространения падающего света, и интенсивность рассеянного излучения ${I_s(θ)}$ не зависит от азимутального угла ${φ}$.

Рассеяние света на частицах и возмущениях среды, размер которых много меньше длины волны света ${λ}$, называется рэлеевским рассеянием. При рэлеевском рассеянии естественного (неполяризованного) света интенсивность излучения, рассеянного под углом ${θ}$, определяется на расстоянии ${r}$ соотношением:$$I_s(θ)∝I_0\frac{V}{r^2λ^4}\frac{1+\cos^2θ}{2}, \tag{1}$$где ${I_0}$ – интенсивность падающего света, ${V}$ – объём рассеивающей частицы. Увеличением интенсивности рассеянного света с уменьшением длины волны объясняется голубой цвет неба. Дневной свет – это рассеянное солнечное излучение, в котором преобладают коротковолновые компоненты, соответствующие голубому цвету. На закате и восходе Солнце имеет красный цвет, т. к. в это время суток его лучи проходят более толстый слой атмосферы, что вызывает ослабление коротковолновых (синих) компонент при распространении.

Индикатриса рэлеевского рассеяния света сферической частицей: штриховая линия – падающий свет поляризован в плоскости рассеяния; штрихпунктирная линия – перпендикулярно плоскости рассеяния; сплошная линия – естественный свет.Индикатриса рэлеевского рассеяния света сферической частицей: штриховая линия – падающий свет поляризован в плоскости рассеяния; штрихпунктирная линия – перпендикулярно плоскости рассеяния; сплошная линия – естественный свет.Угловую зависимость ${I_s(θ)}$ в полярных координатах характеризует индикатриса рассеяния (см. рисунок), на которой длина радиус-вектора пропорциональна интенсивности. При рэлеевском рассеянии угловое распределение симметрично относительно плоскости, перпендикулярной направлению распространения излучения (плоскости рисунка). В направлениях распространения прямом ${(θ=0°)}$ и обратном ${(θ=180°)}$ интенсивность рассеянного света максимальна. Для линейно поляризованного света отсутствует рассеяние в направлении, совпадающем с поляризацией. С увеличением размера частиц или возмущений показателя преломления в сплошной среде возрастает рассеяние вперёд и угловая ширина индикатрисы в прямом направлении становится более узкой.

Основной характеристикой рассеяния света является сечение рассеяния частицы ${σ_s}$ – отношение интенсивности всего рассеянного ею света к интенсивности падающего света. Сечение ${σ_s}$ малых частиц, радиус которых ${a⩽0,05λ}$, определяется уравнением Рэлея:

$${\frac{σ_s}{πa^2}=\frac{8}{3} \left( \frac{2πa}{λ} \right)^4 \left| \frac{m^2-1}{m^2+2} \right|^2}, \tag{2}$$где ${m}$ – отношение показателей преломления частицы и среды. С увеличением размера частицы сечение рассеяния ${σ_s→2πa^2}$. Коэффициент рассеяния дисперсной или сплошной среды ${a_s}$ равен отношению мощности, рассеянной её единичным объёмом, к интенсивности падающего света ${I_{0}}$. При распространении в рассеивающей среде интенсивность света ${I(z)}$ уменьшается с расстоянием ${z}$ в соответствии с законом Бугера – Ламберта – Бера. Уменьшение интенсивности света при рассеянии характеризуют длина экстинкции ${l_e=1/a_s}$ и оптическая толщина ${τ=a_sL}$ участка среды протяжённостью ${L}$. В атмосфере ослабление интенсивности света с расстоянием определяется как рассеянием, так и поглощением излучения в воздухе и частицами аэрозоля. Например, в слабой дымке при дальности видимости 1 км коэффициент ослабления равен 0,004 м^–1. При распространении света в биологической ткани преобладает рассеяние с коэффициентами в пределах 100–400 см^–1 на длине волны 633 нм, относящейся к терапевтическому окну прозрачности. В роговице и хрусталике глаза практически отсутствует рассеяние и поглощение света на длине волны в видимой области спектра.

К неупругому рассеянию света относятся рассеяние Мандельштама – Бриллюэна, комбинационное рассеяние света, вынужденное рассеяние света и параметрическое рассеяние.