Поширення світла в оптично неоднорідному середовищі
Реальні середовища ніколи не бувають однорідними, в них є градієнти, температури,анізотропії тощо,внаслідок чого показник заломлення є функцією координат і часу. Поряд з цими неоднорідностями, які можна віднести до макроскопічних у середовищах зустрічаються мікроскопічні неоднорідності,зумовлені сторонньою речовиною у вигляді частинок пилу,колоїдних частинок,крапель і т.д. Такі середовища є каламутними. При поширенні світла крізь каламутне середовище виникає розсіяння його у всіх напрямках і зменшення інтенсивності прямого пучка. Оптичні мікроскопічні неоднорідності в речовині зумовлюються не тільки сторонньою речовиною. Вони існують і без неї, завдяки різноманітним флуктуаціям,зміст яких полягає в статистичних коливаннях у дуже малих об’ємах. Флуктуації спричинені хаотичним тепловим рухом атомів,молекул та інших частинок,з яких складається речовина. Величина флуктуації залежить від температури,збільшуючись при підвищенні її. Відповідно й інтенсивність розсіяного світла також збільшується. Розсіяння світла, спричинене тепловим рухом
Молекулярне розсіяння світла
Оскільки термодинамічні флуктуації пов’язані із зміною концентрації молекул в одиниці об’єму,то цілком зрозуміло,що ця зміна спричинить флуктуації густини. Зкурсу молекулярної фізики відомо,що абсолютне значення флуктуації густини для ідеального газу визначається формулою
, (1)
де 
- абсолютне значення середнього квадрата флуктуації густини; 
- маса молекули в грамах; 
– середнє число молекул в одиниці об’єму речовини; 
- об’єм флуктуації. Відносна флуктуація визначається формулою
Отже, відносні флуктуації в ідеальних газах тим більші, чим більше розріджений газ і чим менший об’єм досліджується.
Флуктуації густини середовища спричинюють флуктуації діелектричної сталої.
Тут 
- об’єм моля.
Якщо в об’ємі є збурення діелектричної сталої 
, то при напруженості електричного поля 
в цьому об’ємі виникає додатковий дипольний момент
Такий об’єм буде джерелом вторинного випромінювання, напруженість поля якого можна визначити за формулою випромінювання вібратора
Де E- амплітуда напруженості поля лінійно-поляризованої падаючої хвилі; r-відстань від об’єму,що випромінює до точки спостереження; 
кут між напрямом поля падаючої хвилі і напрямом на точку спостереження. Інтенсивність розсіяного світла дорівнює потоку Умова-Пойтінга (1.46).
Оскільки 
- інтенсивність падаючого світла,то
З (3) маємо
Діелектрична проникність і молярний об’єм пов’язані формулою
Якщо від (8) узяти похідну по 
, то дістанемо
Якщо вважати 
,то остаточна формула для інтенсивності розсіяного світла,ідеальним газом буде
Формула для флуктуацій у реальному газі трохи відрізняється від (2). Тому для реального газу інтенсивність розсіяного світла визначається співвідношенням
Співвідношення (10) і (11) вперше знайшов Релей. Вони називаються формулами Релея.
З формул Релея випливає, що інтенсивність розсіяного світла обернено
пропорційна четвертому степеню довжини хвилі. Отже, в розсіяному світлі переважають голубі і фіолетові кольори, тоді як у прямому пучку переважають червоні кольори,які розсіюються менше. Цим пояснюється голубий колір неба і рожевий колір сонця, яке заходить або сходить.
