Szórás (fizika) forrásának megtekintése

{{egyért3|Szórás (egyértelműsítő lap)|A|szórás}}
A '''szórás''' fizikai jelensége részecskék egymással vagy egy erőcentrummal való [[Ütközés (mechanika)|ütközése]], [[kölcsönhatás]]a során létrejövő rendezetlen, de matematikailag általában leírható módon történő irányváltoztatását jelenti.{{refhely|Fizikai kislexikon|szóródás, szórás}} A szórás mennyiségi jellemzésére a [[hatáskeresztmetszet]] fogalmát használjuk.

== Rugalmas és rugalmatlan szórás ==

Ha a kölcsönhatás során a részecskék teljes mozgási energiája és impulzusa megmarad, akkor '''rugalmas szórás'''ról beszélünk. Ha a mozgási energia megmaradása nem érvényesül, mert annak egy része az energia más formájává alakul, pl. egyes résztvevők gerjesztett állapotba kerülnek úgy, hogy a kezdeti és végállapoti részecskék még megfeleltethetőek egymásnak, akkor '''rugalmatlan szórás''' történt. Ha pedig a folyamat során egyes részecskék eltűnnek, vagy újak keletkeznek, akkor az a '''mélyen rugalmatlan szórás''' esete.

== Egyszeres és többszörös szórás ==

== Elektromágneses szórás ==

Általánosságban egy elektromosan töltött részecske szórása elektromágneses erőcentrumon vagy egy másik töltött részecskén a [[Coulomb-ütközés|Coulomb-szórás]]. Ezt kísérletileg [[Ernest Rutherford|Rutherford]] vizsgálta először alfa-részecskéknek arany-atommagokon való szórásával, amit [[Rutherford-kísérlet|Rutherford-szórás]]nak hívunk.

Az elektron rugalmas szórása [[pozitron]]on a [[Bhabha-szórás]].

=== Fotonszórás ===
A fény, azaz a [[foton]] szórása nemfémes részecskéken (például anyagdarab, porszemcse, vízcsepp) a klasszikus elektrodinamika összefüggéseivel tárgyalható jelenség. Az átlátszó közegen áthaladó fény időben oszcilláló elektromos tere az atomok illetve molekulák, mint szórócentrumok töltéseire hatva polarizálja azokat, és ezek a kicsiny dipólusok elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. A foton és a részecskék kölcsönhatása ez esetben egy rugalmas szórás, és egy ugyanolyan frekvenciájú sugárzást figyelünk meg.  

Az így megfigyelhető sugárzás tulajdonságait a részecskéknek a fény hullámhosszához viszonyított mérete határozza meg, hiszen ez befolyásolja, hogy az egyedi szórócentrumokból kiinduló elemi elektromágneses hullámok összeadódása milyen eredménnyel jár.<ref>C. F. Bohren and D. R. Huffman: Absorption and scattering of light by small particles, New York: Wiley, 1998, 530 p., {{ISBN|0-471-29340-7}}, {{ISBN|978-0-471-29340-8}}</ref> Ennek a viszonynak a jellemzésére bevezetett paraméter a következő:
:<math> x = \frac{2 \pi r} {\lambda}</math>, ahol <math>r</math> a részecskék karakterisztikus mérete (gömb alak feltételezése esetén a sugár), <math>\lambda</math> a hullámhossz.

Ha a részecskék mérete jóval nagyobb, mint a hullámhossz, azaz ''x''≫1, akkor geometrikus szórásról beszélünk, a fotonok számára a szórócentrum egy geometrikus test.

A [[Mie-szórás]] esetén, amikor a szórócentrumok mérete összemérhető a hullámhosszal, azaz ''x''≃1, akkor a szórásban részt vevő felületekről kiinduló különböző fázisú hullámok interferenciája határozza meg az eredményt, a kölcsönhatás nyomán kialakuló sugárzás jellemzőit.

A [[Rayleigh-szórás]] esetén a centrumok mérete jóval kisebb – legfeljebb tizede – a fény hullámhosszánál. A teljesen véletlenszerűen elhelyezkedő elemi dipólusok által kisugárzott elektromágneses hullámok fázisa véletlenszerűen különbözik egymástól, az eredményül kapott sugárzás inkoherens. A szórt fény intenzitása erősen függ a megfigyelés szögétől és a hullámhossztól. A Rayleigh-szórással magyarázható az ég kék színe és a hajnalpír.{{refhely|Fizikai kislexikon|Rayleigh-szórás}}

Foton szórása szabad vagy gyengén kötött elektronon a [[Compton-szórás]]. Ennek nemrelativisztikus határesete – amikor a foton energiája sokkal kisebb, mint az elektron nyugalmi energiája – a [[Thomson-szórás]]. A Compton-szórás szabad elektronon rugalmas szórás, kötött elektron esetén viszont rugalmatlan. A [[fényelektromos jelenség|fotoeffektus]] is egy rugalmatlan Compton-szórás. A foton mélyen rugalmatlan szórása (kölcsönhatása) anyaggal az anyagban történő [[párkeltés]].

[[Fájl:Raman_energy_levels.svg|bélyegkép|jobbra|240px|Az infravörös abszorpció, és a szórások során bekövetkező átmeneteket szemléltető energiaséma]] 

Ha monokromatikus fényt bocsátunk keresztül anyagon, akkor bizonyos esetekben a kezdeti <math> \nu </math> frekvencia mellett - kisebb intenzitással - két másik <math> \nu \pm \nu_k </math> frekvenciájú komponenst is megfigyelhetünk a szórt fényben. Ez a jelenség a rugalmatlan fotonszórás egyik esete, és [[Raman-szórás]]nak vagy Raman-effektusnak nevezzük.<ref>N. B. Colthup, L. H. Daly, S. E. Wiberley: Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, Elsevier</ref> A fotonok és az anyag részecskéinek kölcsönhatása miatt - a szórás alatt - megváltozik a rendszer vibrációs-rotációs állapota, a megváltozott energiaállapotnak megfelelő energiakülönbséget a foton adja vagy kapja. Ennek megfelelően a szórt foton frekvenciája a közeg egy adott vibrációs, illetve rotációs frekvenciájával lesz kisebb vagy nagyobb, mint a beesőé volt. A nagyobb valószínűséggel bekövetkező frekvenciacsökkenés nyomán figyelhetjük meg a Stokes-Raman vonalakat, a kisebb valószínűségű frekvencianövekedés következtében pedig az anti Stokes-Raman vonalakat. A jelenség különbözik az [[infravörös spektroszkópia|infravörös spektroszkópiában]] kihasznált kölcsönhatástól, amikor is az infravörös hullámhosszú foton elnyelése gerjeszti a rendszer vibrációs-rotációs energiaállapotait, és ennek az elnyelődésnek a mértékét figyeljük meg. A Raman-spektroszkópiai eljárásoknál látható hullámhosszú fénnyel világítjuk meg a mintát, és egy másik hullámhosszon, de szintén a láthatóban figyeljük meg a mintáról jövő fényt. A két jelenség lényege közötti különbséget, illetve a Rayleigh-szórást szemlélteti az ábra. A szórások esetén az átmeneteket jelző vonalak vastagsága arányos a folyamat bekövetkezésének valószínűségével.
 
== Hivatkozások ==
{{jegyzetek}}

== Források ==

* {{hely|Fizikai kislexikon}} {{cite book|title=Fizikai Kislexikon |publisher=Műszaki Könyvkiadó, Budapest |year=1977 |id=963 10 1695 1}}

== További információk ==

{{portál|fizika}}

{{DEFAULTSORT:Szórás}}
[[Kategória:Fizikai alapfogalmak]]