Koherent spridning är en grundläggande process inom fysik där en foton interagerar med materien utan att förlora energi. Föreställ dig en perfekt elastisk kollision mellan en biljardboll och en vägg. Bollen studsar av, ändrar riktning men behåller sin ursprungliga energi. På liknande sätt ändrar fotonen i sammanhängande spridning (blir spridd) men förlorar inte någon energi.
Här är en uppdelning:
Vad händer:
* foton i: En foton (ett paket med ljusenergi) närmar sig en atom eller molekyl.
* Ingen energiförlust: Fotonen interagerar med atomen eller molekylen, vilket får den att svänga. Denna svängning i sin tur återkallar fotonen.
* foton ut: Fotonen lämnar med samma energi men i en annan riktning.
varför det kallas koherent:
Termen "sammanhängande" hänvisar till det faktum att den spridda fotonen behåller sin ursprungliga fas och frekvens. Detta innebär att vågegenskaperna (amplitud och fas) för de inkommande och utgående fotonerna är väsentligen identiska.
typer av sammanhängande spridning:
* Rayleigh -spridning: Detta är den vanligaste typen, rådande vid spridning av partiklar som är mycket mindre än ljusets våglängd. Tänk på den blå himlen - det beror på Rayleigh -spridning av solljus med luftmolekyler.
* Thomson -spridning: Denna typ uppstår när fotoner interagerar med fria elektroner, vilket får dem att accelerera och utstråla elektromagnetiska vågor. Det är viktigt i astrofysik och förklarar spridningen av röntgenstrålar med interstellär gas.
* mie spridning: Detta innebär spridning med partiklar som är jämförbara i storlek med ljusets våglängd, vilket leder till mer komplexa spridningsmönster. Det är ansvarigt för färgerna på solnedgångar och glorier runt solen eller månen.
Applikationer av koherent spridning:
* röntgendiffraktion: Används för att bestämma strukturen hos kristaller och molekyler.
* Ljusspridning: Används för att studera storleken och formen på partiklar i vätskor eller gaser.
* atmosfärisk forskning: Hjälper till att förstå hur ljus interagerar med atmosfären.
* Medicinsk avbildning: Används i tekniker som röntgenavbildning och datortomografi (CT-skanningar).
I huvudsak är sammanhängande spridning en icke-förstörande interaktion mellan ljus och materia. Det spelar en avgörande roll i vår förståelse av olika fenomen, allt från himmelens färg till DNA:s struktur.
