تبعثر

تبعثر وفق البتر الزائد لجسيمات متماثلة الشحنة

التبعثر أوتشتت (بالإنجليزية: Scattering)‏ في فيزياء الجسيمات، هوتغير في اتجاه حركة الجسيم بسبب تصادمه مع جسيم آخر. ويمكن للتصادم بحسب تعريفه الفيزيائي حتى يحدث بين جسيمات تتنافر فيما بينها، مثل التنافر بين شاردتين موجبتين (أوسالبتين)، وأن لا يضم ذلك تماسا فيزيائيا مباشرا بين الجسيمات.

بينت التجارب التي أجريت على الجسيمات دون الذرية - مثل تصادم بين الإلكترونات - حتى قوى التنافر الكهربائية بين الجسيمات تخضع لقانون كولوم ، الذي ينص على حتى القوة تتناسب عكسيا مع مربع المسافة بين الجسيمات ؛ كما تزداد بصفة عامة خطيا بزيادة شحنة الجسيمات (مع الفهم بأن شحنة الإلكترون ثابتة، وهي الشحنة الأولية). أي حتى المسافة بين جسيمين مشحونين إذا قسمت إلى النصف فإن قوى المتبادلة تتضاعف أربع مرات. أظهرت النتائج، كما في الشكل الجانبي، حتى مسار الجسيم المشتت، مهما كانت زاوية انحرافه، سيكون وفق بتر زائد حيث حدثا 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 المتنوعة من تآثر بين فوتونات وأحد الذرات . وتعني الخطوط العرضية مستويات الطاقة الكمومية المتنوعة لذرة في حالات إثارة، والتي يمكن حتى يشغلها إلكترون. ويمثل الخط الأسفل الحالة الأرضية للإلكترون في الذرة، وهي أقل طاقة يمكن حتى تتخذها الذرة وهي ليست في حالة إثارة.

التشتت المرن (تشتت رايلي)

وهي حالة تكون فيها طاقة ${\displaystyle E=h\nu$

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

(نلاحظ أننا نتحدث 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)

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

امتصاص رنيني وإصدار تلقائي والفلورية والفسفورية

عندما تعادل طاقة الفوتون الساقط على الذرة الفرق بالتمام ${\displaystyle \Delta E$

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 جميع مرة تصدر فوتونا صغير الطاقة، فإن ذلك يسمى فلورية . وعندما يستغرق ذلك مدة طويلة (ساعة أوأكثر ) 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 حتىقد يكون الإلكترون مرتبطا بالذرة ارتباطا وثيقا، ولذلك يتميز حدوث التأثير الكهرضوئي مع إلكترونات المدار K في الذرات الثقيلة.

إنبعاث محفز

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

هذا هوأساس عمل الليزر.
إشارة : لا تتعامل (تتفاعل) الذرات مع الضوء فقط وإنما أيضا عن طريق الاصطدام مع جسيمات أولية أخرى، مثل الإلكترونات أوذرات أخرى وتكتسب خلالها طاقة كمومية أوتصدرها (أنظر تجربة فرانك-هرتز).

المراجع

^ الهيئة الذرية السورية نسخة محفوظة 06 أغسطس 2017 على مسقط واي باك مشين.
↑ التبعثر من الموسوعة البريطانية نسخة محفوظة 26 أبريل 2015 على مسقط واي باك مشين.