Rozpraszanie nieelastyczne - Inelastic scattering

W chemii , fizyki jądrowej i fizyce cząstek , nieelastycznego jest podstawowym rozpraszania proces, w którym energia kinetyczna cząsteczek padającym nie jest zachowana (w przeciwieństwie do elastycznego rozpraszania ). W nieelastycznym procesie rozpraszania część energii padającej cząstki jest tracona lub zwiększana. Chociaż termin ten jest historycznie powiązany z pojęciem zderzenia niesprężystego w dynamice , te dwa pojęcia są całkiem różne; Zderzenie niesprężyste w dynamice odnosi się do procesów, w których całkowita makroskopowa energia kinetyczna nie jest zachowana. Na ogół, ze względu na rozpraszanie nieelastycznych kolizje być nieelastyczna, ale ponieważ sprężyste zderzenia często przenosić energię kinetyczną pomiędzy cząsteczkami, ze względu na rozpraszanie sprężyste zderzenia może być również w elastyczny, jak w Comptona .

Elektrony

Gdy cząstką padającą jest elektron , prawdopodobieństwo rozproszenia nieelastycznego, w zależności od energii elektronu padającego, jest zwykle mniejsze niż rozproszenia sprężystego. Tak więc w przypadku dyfrakcji elektronów gazowych (GED), dyfrakcji elektronów wysokoenergetycznych odbicia (RHEED) i dyfrakcji elektronów transmisyjnych, ponieważ energia padającego elektronu jest wysoka, udział nieelastycznego rozpraszania elektronów można pominąć. Głęboko nieelastyczne rozpraszanie elektronów od protonów dostarczyło pierwszego bezpośredniego dowodu na istnienie kwarków .

Fotony

Gdy padającą cząstką jest foton , zachodzi nieelastyczny proces rozpraszania zwany rozpraszaniem Ramana . W tym procesie rozpraszania padający foton oddziałuje z materią (gazem, cieczą i ciałem stałym), a częstotliwość fotonu jest przesunięta w kierunku czerwieni lub błękitu. Przesunięcie ku czerwieni można zaobserwować, gdy część energii fotonu jest przekazywana do oddziałującej materii, gdzie dodaje się do swojej energii wewnętrznej w procesie zwanym rozpraszaniem Stokesa Ramana. Przesunięcie niebieskie można zaobserwować, gdy energia wewnętrzna materii jest przekazywana fotonowi; proces ten nazywa się rozpraszaniem antystokesowskim Ramana.

Rozpraszanie nieelastyczne jest widoczne w interakcji między elektronem a fotonem. Kiedy wysokoenergetyczny foton zderza się ze swobodnym elektronem (dokładniej słabo związanym, ponieważ swobodny elektron nie może uczestniczyć w nieelastycznym rozpraszaniu z fotonem) i przenosi energię, proces ten nazywa się rozpraszaniem Comptona. Ponadto, gdy elektron o energii relatywistycznej zderza się z fotonem podczerwonym lub widzialnym, elektron przekazuje fotonowi energię. Proces ten nazywa się odwrotnym rozpraszaniem Comptona .

Neutrony

Neutrony podlegają wielu rodzajom rozpraszania, w tym rozpraszaniu sprężystemu i nieelastycznemu. To, czy wystąpi rozproszenie sprężyste, czy nieelastyczne, zależy od prędkości neutronu, czy to szybkiego, czy termicznego , czy też gdzieś pomiędzy. Zależy również od jądra, w które uderza, i przekroju neutronowego . W rozpraszaniu nieelastycznym neutron oddziałuje z jądrem i zmienia się energia kinetyczna układu. To często aktywuje jądro, wprowadzając je w wzbudzony, niestabilny, krótkotrwały stan energetyczny, który powoduje, że szybko emituje pewnego rodzaju promieniowanie, aby sprowadzić je z powrotem do stanu stabilnego lub podstawowego. Mogą być emitowane alfa, beta, gamma i protony. Cząstki rozproszone w tego typu reakcji jądrowej mogą spowodować odrzut jądra w przeciwnym kierunku.

Zderzenia molekularne

Rozpraszanie nieelastyczne jest powszechne w zderzeniach molekularnych. Każde zderzenie prowadzące do reakcji chemicznej będzie nieelastyczne, ale termin rozpraszanie nieelastyczne jest zarezerwowany dla tych zderzeń, które nie prowadzą do reakcji. Istnieje transfer energii między trybem translacyjnym (energia kinetyczna) a trybem obrotowym i wibracyjnym.

Jeśli przekazywana energia jest mała w porównaniu z energią padającą rozproszonej cząstki, mówi się o rozpraszaniu quasielastycznym .

Zobacz też

• Teoria rozproszenia
• Rozpraszanie elastyczne

Bibliografia