تشتت

تبعثر وفق القطع الزائد لجسيمات متماثلة الشحنة

التبعثر أو تشتت إنگليزية: Scattering في فيزياء الجسيمات، هو تغير في اتجاه حركة الجسيم بسبب تصادمه مع جسيم آخر. ويمكن للتصادم بحسب تعريفه الفيزيائي أن يحدث بين جسيمات تتنافر فيما بينها، مثل التنافر بين شاردتين موجبتين (أو سالبتين)، وأن لا يشمل ذلك تماسا فيزيائيا مباشرا بين الجزيئات.

بينت التجارب التي أجريت على الجسيمات دون الذرية أن قوى التنافر الكهربائية بين الجسيمات تخضع لقانون كولوم، الذي ينص على أن القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسيمات . أي أن المسافة إذا قسمت إلى النصف فإن قوى المتبادلة تتضاعف أربع مرات. أظهرت النتائج، كما في الشكل الجانبي، أن مسار الجسيم المبعثر، مهما كانت زاوية انحرافه، سيكون وفق قطع زائد حيث كلما اقتربت الجسيمات الساقطة على مركز التشتت ازدادت زاوية الانحراف.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 تآثر بين فوتون وأحد الذرات

تشتت مرن.

تشتت غير مرن.

امتصاص رنيني

فلورية.

تأثير كومبتون.

تأثير كهروضوئي.

اصدار محفز

تبين الأشكال المجاورة وصفا بالرسم للأنواع المختلفة من تآثر بين فوتونات وأحد الذرات . وتعني الخطوط العرضية مستويات الطاقة الكمومية المختلفة لذرة في حالات إثارة ، والتي يمكن أن يشغلها إلكترون. ويمثل الخط الأسفل الحالة الأرضية للإلكترون في الذرة ، وهي أقل طاقة يمكن أن تتخذها الذرة وهي ليست في حالة إثارة.

 التشتت المرن ( تشتت رايلي)

وهي حالة تكون فيها طاقة $E=h\nu$ (حيث h هيثابت بلانك) و $\nu$ تردد الفوتون صغيرين ، أي تقل عن أن تحدث إثارة في الذرة . في تلك الحالة لا تتغير طاقة الشعاع الساقط .

وأما في حالة أن تكون طول موجة الفوتون الساقط مساوية تقريبا من نصف قطر بور للذرة فيسمى ذلك تشتت رايلي . ومن خصائصه أن مقطع التصادم σ يتغير بشدة بتغير التردد ويتزايد مع ν⁴ .

 تشتت غير مرن (تشتت رامان)

يوصف التشتت الغير مرن أحيانا بأنه تشتت رامان ، وهو يحدث عندما تزيد طاقة $E=h\nu$ الفوتون الساقط عن الفرق بين مستويين للطاقة الكمومية في الذرة ، بحيث ترتفع طاقة الإلكترون بمقدار $\Delta E$. عندئذ تصبح طاقة الفوتون الصادر من الذرة $h\nu -\Delta E$.

 امتصاص رنيني و إصدار تلقائي و الفلورية و الفسفورية

عندما تعادل طاقة الفوتون الساقط على الذرة الفرق بالتمام $\Delta E$, بين مستويين للطاقة في الذرة فإن الذرة تمتص الفوتون على التو . فإذا تبع ذلك إصدار لفوتون بنفس التردد يسمى ذلك التعامل (تفاعل) امتصاص رنيني . وتختلف تلك العملية عن ما يحدث في حالة التشتت المرن في أن الفوتونين يكونان منزاحان الطور.

إما إذا عادت الذرة من الحالة المثارة إلى حالة الابتدائية بعد فترة زمنية قصيرة فيسمى هذا النوع من التفاعل اصدار تلقائي . وإذا عادت الحالة المثارة للذرة على فترات بحيث تعبر عدة مستويات للطاقة وفي كل مرة تصدر فوتونا ، فإن ذلك يسمى فلورية . وعندما يستغرق ذلك مدة طويلة (ساعة أو أكثر ) فيسمى ذلك التآثر بين الفوتون والذرة فسفورية.

 تشتت كومبتون

يسمى تأثير كومبتون تلك العملية التي تؤدي إلى اكتساب الذرة طاقة عالية من الفوتون بحيث تتأين وتطلق إلكترونا وفوتونا ذا طاقة أقل.

 تأثير كهروضوئي

وهي عملية امتصاص يكتسب خلالها أحد إلكترونات الذرة الطاقة الكاملة من الفوتون الساقط ، وتسمى التأثير الكهروضوئي الذي اكتشفة ألبرت أينشتاين. ومن شروط حدوثه أن يكون الإلكترون مرتبطا بالذرة ارتباطا وثيقا ، ولذلك يتميز حدوث التأثير الكهرضوئي مع إلكترونات المدار K في الذرات الثقيلة.

 اصدار محفز

يتميز الاصدار المحفز بذرة مثارة تتفاعل مع فوتون ساقط عليها ذو طاقة مناسبة لها ، فيحفزها على اصدار فوتون ثاني ويكون الفوتنين (الساقط والمحفز ) في نفس الطور والاتجاه .

• هذا هو أساس الليزر.

• ملحوظة : لا تتعامل (تتفاعل) الذرات مع الضوء فقط وإنما أيضا عن طريق والاصتدام مع جسيمات أولية أخرى ، مثل الإلكترونات أو ذرات أخرة وتكتسب خلالها طاقة كمومية أو تصدرها (أنظر تجربة فرانك-هيرتز).

 اقرأ أيضا

• تبعثر براغ
• حيود النيوترونات
• حيود الإلكترونات
• حيود الأشعة السينية
• تأثير كومبتون
• تشتت تومسون
• مقطع تصادم (فيزياء)
• مقطع نووي

 وصلات خارجية

Look up scattering in Wiktionary, the free dictionary.

• Research group on light scattering and diffusion in complex systems
• Multiple light scattering from a photonic science point of view
• Neutron Scattering Web

 المصادر

• Bohren, Craig F. (1983). Absorption and Scattering of Light by Small Particles. Wiley. ISBN 0-471-29340-7. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
• Colton, David (1998). Inverse Acoustic and Electromagnetic Scattering Theory. Springer. ISBN 3-540-62838-X. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
• Gonis, Antonios (1999). Multiple Scattering in Solids. Springer. ISBN 0-387-98853-X. {{cite book}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
• Prum, Richard O. (1998). "Coherent light scattering by blue feather barbs". Nature. 396 (6706): 28–29. doi:10.1038/23838. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
• Roqué, Josep (2006). "Copper and silver nanocrystals in lustre lead glazes: development and optical properties". Journal of the European Ceramic Society. 26 (16): 3813–3824. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2005.12.024. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
• Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N. (2006). Atmospheric Chemistry and Physics - From Air Pollution to Climate Change (2nd Ed.). John Wiley and Sons, Inc. ISBN 0471828572
• Stover, John C. (1995). Optical Scattering: Measurement and Analysis. SPIE Optical Engineering Press. ISBN 0-8194-1934-6.