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Ce phénomène a été étudié par le savant anglais John William Strutt, alias [[w:lord Rayleigh|lord Rayleigh]]. C'est à elle que l'on doit le bleu du ciel et le rougeoiement de certains levers et couchers de soleil. Mais... le premier savant qui a commencé à expliquer correctement la couleur bleue du ciel a été [[w:John Tyndall|John Tyndall]], en 1859.
 
Ce qui se passe lorsqu'un photon vient frapper un atome ou une molécule dépend de l'énergie de ce photon. Si cette énergie correspond à une des différences d'états énergétiques possibles de cet atome ou de cette molécule, alors le photon est absorbé et l'atome ou la molécule passe à un état excité, avant de retomber dans son état fondamental en émettant un photo de même énergie. Il s'agit là d'un phénomène de résonanceréso'''n'''ance (avec un seul ''n'', à ne pas confondre avec la réso'''nn'''ance des cloches ou d'autres objets sonores.
 
Le phénomène de résonance fait appel à la notion d'oscillateur. Imaginons un enfant jouant sur une balançoire ; la durée de ses oscillations est à peu près constante et d'autant plus grande que les cordes ou les chaînes de la balançoire sont plus longues. Cela peut donner par exemple une '''période''' (durée d'une oscillation) de 4 s et une '''fréquence''' (nombre d'oscillations par unité de temps) de 0,25 Hz. Cette fréquence « naturelle » est la '''fréquence propre''' du système oscillant.
Dans les milieux denses, solides et liquides, les atomes ne restituent pas intégralement l'énergie qu'ils ont reçue. Une partie est perdue sous forme de chaleur, ce qui se traduit par une agitation thermique et correspond à un frottement ayant pour effet d'amortir les oscillations.
 
CetteLa diffusion de Rayleigh se produit dans les milieux "''limpides"'' avec les caractéristiques suivantes :
-* elle a lieu essentiellement dans la haute atmosphère (8 à 15 km d'altitude),
-* elle se produit à partir des molécules des gaz atmosphériques ou de particules très petites par rapport à la longueur d'onde de la lumière incidente (moins de 1/10e),
-* elle varie en raison inverse de la 4e puissance de la longueur d'onde (comme 1/4λ⁴), ce qui fait que le bleuviolet et le violetbleu sont de 10 à 15 fois plus diffusés que le rouge.
 
La diffusion de RAYLEIGH est maximale vers l'avant et vers l'arrière par rapport à la direction de propagation de la lumière. Elle est minimale dans la direction perpendiculaire.
{{En travaux}}
 
 
Cette diffusion se produit dans les milieux "limpides" avec les caractéristiques suivantes :
- elle a lieu essentiellement dans la haute atmosphère (8 à 15 km d'altitude),
- elle se produit à partir des molécules des gaz atmosphériques ou de particules très petites par rapport à la longueur d'onde de la lumière incidente (moins de 1/10e),
- elle varie en raison inverse de la 4e puissance de la longueur d'onde (comme 1/4), ce qui fait que le bleu et le violet sont de 10 à 15 fois plus diffusés que le rouge.
 
{{En travaux}}
La diffusion de RAYLEIGH est maximale vers l'avant et vers l'arrière par rapport à la direction de propagation de la lumière. Elle est minimale dans la direction perpendiculaire.
 
 
La fumée (non inhalée) d'une cigarette ou celle d'un feu de branchages, vue sous le bon angle, paraît bleutée. Une source de lumière blanche vue à travers le nuage paraît au contraire jaune, orangée ou même rouge. Quelques gouttes de lait dans un verre d'eau produisent le même effet.
Les nourrissons ont presque tous les yeux bleus car les pigments bruns qui colorent généralement l'iris et masquent la diffusion ne se forment que vers 8 mois, … et parfois jamais. Le bleu de certains plumages (geais) ou de certaines peaux (lézards) a la même origine.