
【医】 incoherent scattering
非相干散射(Incoherent Scattering)是电磁波或粒子束与物质相互作用时发生的散射现象,其核心特征是散射波的相位关系呈现随机性,无法形成稳定的干涉效应。该术语在电离层物理、雷达技术和量子力学领域具有重要应用价值。
科学定义与物理机制
非相干散射区别于相干散射的关键在于散射体之间的相位关系。当入射波与介质中非周期性排列的粒子(如自由电子或非晶态物质)发生相互作用时,由于散射体空间分布的随机性,导致散射波相位不具备相干条件。数学表达式可表示为: $$ Delta phi = k(r_i - r_j) + delta $$ 其中$Delta phi$为相位差,$r_i$、$r_j$为散射体位置,$delta$为随机相位项。
典型特征
应用领域
研究进展
Gordon(1958)首次在《Physical Review》建立非相干散射理论模型,为电离层无线电探测奠定基础。当前最新研究集中在太赫兹波段散射机理与量子点系统的非相干能量转移领域。
非相干散射是X射线或电磁波与物质相互作用时的一种散射现象,其核心特征在于散射波的相位与入射波无固定关系,无法产生干涉效应。以下是详细解释:
基本概念
当X射线光子与束缚较松的外层电子或自由电子碰撞时,光子将部分能量转移给电子(形成反冲电子),导致散射光子能量降低、波长变长(康普顿效应)。由于能量变化与散射方向相关,散射波相位随机,无法满足相干条件,故称为非相干散射。
物理机制
波长变化
散射后波长$lambda_2 > lambda_1$,且随散射角增大而增加。
影响因素
特征 | 非相干散射 | 相干散射 |
---|---|---|
作用电子类型 | 外层/自由电子 | 内层束缚电子 |
波长变化 | 有($Deltalambda | |
eq0$) | 无($Deltalambda=0$) | |
相位关系 | 随机,不相干 | 固定,相干 |
典型现象 | 康普顿-吴有训散射 | 布拉格衍射 |
在X射线荧光分析中,非相干散射会导致背景信号增强,成为测量误差的重要来源。同时,该现象也被用于研究材料微观结构(如电子分布、晶体缺陷)。
(注:如需进一步了解康普顿散射公式推导或实验验证,可参考量子力学相关教材。)
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