这是由于媒质分子热运动导致密度涨落形成媒质的不均匀性而引起的。瑞利（Rayleigh）证明，当波长为λ通过单位面积的强度为1的光射到体积比λ小的媒质上时，单位体积媒质在垂直于入射光方向单位立体角内散射的光强度为

（1）

式中Δn是折射率n的偏离。利用洛伦兹（Lorentz）的折射公式常数，及密度ρ的涨落公式，式（1）变为

（2）

可见，压缩系数κT愈大，波长愈短，散射就愈强。因此睛天时，太阳光中的蓝光散射很多，而波长更短的紫色光却被大气吸收很多，因此，天空呈蔚蓝色。日出和日落时，太阳光通过很厚的大气层后，呈橙红色。