瑞利散射是一种很常见光学现象，是以英国物理学家瑞利伯爵命名的。它是光的线性散射，散射中心远小于光的波长。在这种情况下，散射光振幅正比于入射光振幅、波长倒数的四次方和1 + cos2 θ，其中θ是散射角。前向和后向散射（分别为θ = 0和θ = π）通常相等。 

散射中心更大时的散射可由Mie散射理论描述（以Gustav Mie命名）。这时散射特性与瑞利散射不同，例如，前向散射的振幅更大，并且与波长的关系也不同。 

瑞利散射中心可以是单个原子或分子。也可以描述空气中的瑞利散射，是由微观密度的涨落引起的，而围观密度涨落则是来自于空气中分子的随机分布。 

需要注意的是，考虑多个粒子或散射中心的散射时，不能简单的将单个中心散射的功率简单相加，因为它们存在干涉效应：需要将振幅叠加。因此，在完全纯净和规则的晶体中不存在瑞利散射。并且，空气中的瑞利散射可能只是来自于如上所述的随机密度涨落。 

光纤中的散射损耗 

在一些非晶材料例如二氧化硅中，由于其微观结构的不规则，总是存在随机的密度涨落。并且在室温时涨落比预想的要强，由于在光纤制备过程中，玻璃软化温度附近的密度涨落被冻结的缘故。 

瑞利散射对光纤的传播损耗起了一定的限制作用。不规则的纤芯/包层界面（尤其是折射率差很大时）、杂质的散射和吸收、宏观和围观弯曲都会引起附加损耗。经过优化的应用于光纤通信中的二氧化硅光纤具有很低的传播损耗，接近于瑞利散射的极限值。当波长远低于常采用的1500 nm时，单单瑞利散射本身都大于光纤在1500nm波长处的总损耗。而对于很长的波长时，瑞利散射会更弱，但是这时二氧化硅会吸收红外光。 

理论上可以采用其它玻璃（例如，氟化物光纤）制备中红外光纤，并且具有更低的损耗，但是实际中二氧化硅光纤已经达到了最好的性能。 

光纤中大部分的瑞利散射光都会从光纤的另一侧逸出，只有一小部分的散射光被散射回来并且在光纤纤芯中传播。因此，光纤装置的回波损耗比较大；光纤装置的总回波损耗常常是由界面处的反射引起的，例如光纤端面，机械焊接点或者光纤连接器。 

光纤中由于光强很高，所以存在非线性相互作用，例如拉曼散射和布里渊散射。瑞利散射是一种线性过程，即使在低光强时也很重要。