散乱

散乱（さんらん、英: scattering）

散乱とは、光やその他の粒子が物体と衝突したり相互作用したりすることで、その進行方向が変わる現象を指します。このプロセスは、様々な科学分野で観察され、理解されてきました。散乱は、物理学や材料科学、化学、生物学など多くの分野で重要な役割を果たしています。特に、光の散乱は視覚的現象に関連しており、自然界の多くの色やパターンの形成に影響を与えています。

散乱の分類

散乱は、その特性に基づいて多くの異なる方法で分類することができます。

1. 回数による分類

• - 1回散乱: 粒子が一度だけ物体と衝突し、方向を変える現象。
• - 多重散乱: 粒子が物体内で複数回衝突し、経路が複雑になる現象。

2. エネルギー保存による分類

• - 弾性散乱: 散乱前と後で粒子の運動エネルギーや内部エネルギーが変わらない場合。
• - 非弾性散乱: 散乱前後でエネルギーが変化する場合、エネルギーの吸収や放出が伴います。

3. 方向による分類

• - 前方散乱: 散乱後も粒子がほぼ元の進行方向を維持。
• - 後方散乱: 散乱後に粒子が元の進行方向と逆の方向に進む。
• - 小角散乱: 散乱角度が小さい場合。

4. 入射粒子による分類

様々な種類の入射粒子によって散乱は異なります。以下にいくつかの例を示します。

• - 電子散乱: 電子が物体と相互作用する。
• - ラザフォード散乱: α粒子が原子核により偏向する現象。
• - モット散乱: スピンが関与する場合の電子散乱。
• - 光散乱: 光が物体と相互作用する。
• - レイリー散乱: 短波長の光が小さい粒子に散乱される現象。
• - ミー散乱: 粒子のサイズが光の波長と同程度のときに発生。
• - トムソン散乱: 光が自由電子に散乱される現象。
• - コンプトン散乱: 光子が電子にぶつかりエネルギーを失う現象。
• - ブリュアン散乱: 材料の周期的な構造によって引き起こされる現象。
• - ラマン散乱: 入射光のエネルギーが物質により変化する現象。
• - 中性子散乱: 中性子が物質と相互作用する際の現象。

理論

散乱の理論は、物理学の基本概念と応用に根ざしており、特に量子力学や波動理論に基づいています。これにより、散乱のメカニズムを理解し、新たな技術や応用を開発するための基礎が構築されています。

関連項目

散乱は、他の物理現象とも深く関連しています。例えば、衝突や回折は散乱と密接に関連した現象です。また、構造色は散乱がもたらす美しい色彩の効果を示しています。

もう一度検索