تبعثر

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
تبعثر وفق القطع الزائد لجسيمات متماثلة الشحنة

التبعثر[1] أو تشتت (بالإنجليزية: Scattering) في فيزياء الجسيمات، هو تغير في اتجاه حركة الجسيم بسبب تصادمه مع جسيم آخر.[2] 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 الجسيمات[2].

بينت التجارب التي أجريت على الجسيمات دون الذرية - مثل تصادم بين الإلكترونات - أن قوى التنافر الكهربائية بين الجسيمات تخضع لقانون كولوم ، الذي ينص على أن القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسيمات ؛ كما تزداد بصفة عامة خطيا بزيادة شحنة الجسيمات (مع العلم بأن شحنة الإلكترون ثابتة ، وهي الشحنة الأولية). أي أن المسافة بين جسيمين مشحونين إذا قسمت إلى النصف فإن قوى المتبادلة تتضاعف أربع مرات[2]. أظهرت النتائج، كما في الشكل الجانبي، أن مسار الجسيم المشتت، مهما كانت زاوية انحرافه، سيكون وفق قطع زائد حيث كلما اقتربت الجسيمات الساقطة على مركز التشتت ازدادت زاوية الانحراف.[2]

تآثر بين فوتون وأحد الذرات[عدل]

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)[عدل]

وهي حالة تكون فيها طاقة (حيث h ثابت بلانك) و تردد الفوتون الساقط على أحد الذرات صغيرة ، أي أن تكون طاقة الفوتون أقل من أن تحدث إثارة في الذرة . في تلك الحالة لا تتغير طاقة الشعاع الساقط ؛ ويتشتت بنفس طاقته ، (في الصور المجاورة تسمى hf ).

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

(نلاحظ أننا نتكلم حينا عن تردد الفوتون وحينا آخر عن طول موجة الفوتون ، ولكنهما مرتبطان ببعضهما البعض بالعلاقة : طول الموجة * التردد = سرعة الضوء ).

تشتت غير مرن (تشتت رامان)[عدل]

يوصف التشتت الغير مرن أحيانا بأنه تشتت رامان - نسبة إلى عالم الفيزياء الذي اكتشفه - ويحدث التشتت الغير مرن عندما تزيد طاقة الفوتون الساقط عن الفرق بين مستويين للطاقة الكمومية في الذرة ، بحيث ترتفع طاقة أحد إلكترونات الذرة بمقدار . عندئذ تصبح طاقة الفوتون المتشتت من الذرة .

امتصاص رنيني و إصدار تلقائي و الفلورية و الفسفورية[عدل]

عندما تعادل طاقة الفوتون الساقط على الذرة الفرق بالتمام , 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 (الفوتون الساقط والفوتون الصادر ) يكونان منزاحين 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 صغير الطاقة ، فإن ذلك يسمى فلورية . وعندما يستغرق ذلك مدة طويلة (ساعة أو أكثر ) فيسمى ذلك التآثر بين الفوتون والذرة فسفورية.

تشتت كومبتون[عدل]

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

تأثير كهروضوئي[عدل]

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.

إنبعاث محفز[عدل]

يتميز الإنبعاث 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 .

المراجع[عدل]

اقرأ أيضا[عدل]