
【醫】 incoherent scattering
非相幹散射(Incoherent Scattering)是電磁波或粒子束與物質相互作用時發生的散射現象,其核心特征是散射波的相位關系呈現隨機性,無法形成穩定的幹涉效應。該術語在電離層物理、雷達技術和量子力學領域具有重要應用價值。
科學定義與物理機制
非相幹散射區别于相幹散射的關鍵在于散射體之間的相位關系。當入射波與介質中非周期性排列的粒子(如自由電子或非晶态物質)發生相互作用時,由于散射體空間分布的隨機性,導緻散射波相位不具備相幹條件。數學表達式可表示為: $$ Delta phi = k(r_i - r_j) + delta $$ 其中$Delta phi$為相位差,$r_i$、$r_j$為散射體位置,$delta$為隨機相位項。
典型特征
應用領域
研究進展
Gordon(1958)首次在《Physical Review》建立非相幹散射理論模型,為電離層無線電探測奠定基礎。當前最新研究集中在太赫茲波段散射機理與量子點系統的非相幹能量轉移領域。
非相幹散射是X射線或電磁波與物質相互作用時的一種散射現象,其核心特征在于散射波的相位與入射波無固定關系,無法産生幹涉效應。以下是詳細解釋:
基本概念
當X射線光子與束縛較松的外層電子或自由電子碰撞時,光子将部分能量轉移給電子(形成反沖電子),導緻散射光子能量降低、波長變長(康普頓效應)。由于能量變化與散射方向相關,散射波相位隨機,無法滿足相幹條件,故稱為非相幹散射。
物理機制
波長變化
散射後波長$lambda_2 > lambda_1$,且隨散射角增大而增加。
影響因素
特征 | 非相幹散射 | 相幹散射 |
---|---|---|
作用電子類型 | 外層/自由電子 | 内層束縛電子 |
波長變化 | 有($Deltalambda | |
eq0$) | 無($Deltalambda=0$) | |
相位關系 | 隨機,不相幹 | 固定,相幹 |
典型現象 | 康普頓-吳有訓散射 | 布拉格衍射 |
在X射線熒光分析中,非相幹散射會導緻背景信號增強,成為測量誤差的重要來源。同時,該現象也被用于研究材料微觀結構(如電子分布、晶體缺陷)。
(注:如需進一步了解康普頓散射公式推導或實驗驗證,可參考量子力學相關教材。)
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