Rozptyl (fyzika)
Kategorie: Nezařazeno (celkem: 23181 referátů a seminárek)
Informace o referátu:
- Přidal/a: anonymous
- Datum přidání: 17. srpna 2008
- Zobrazeno: 3082×
- Licence: GNU Free Documentation License
- Seznam autorů a změn
- Vyloučení odpovědnosti
Příbuzná témata
Rozptyl (fyzika)
Rozptyl je fyzikální jev, který způsobuje, že vlnění (např. světlo, zvuk apod.) nebo pohybující se částice (obecně libovolné záření) jsou odchylovány z přímé dráhy vlivem přítomnosti drobných poruch prostředí, kterým vlnění nebo částice prochází.
Vliv různých vlastností na trajektorii libovolné vlny nebo částice studuje teorie rozptylu.
Obsah |
Základní pojmy
Záměrná vzdálenost je označena b. Úhel rozptylu je ?.
Poruchy prostředí způsobující rozptyl jsou označována jako rozptylová centra (centra rozptylu) mohou být různého typu. Často se jedná o různé částice, bubliny, kapky, lokální změny (fluktuace) hustoty, poruchy krystalové struktury, nerovnosti povrchu, buňky v organismech, vlákna (např. textilní) a mnohé další.
Pokud by nedošlo k interakci způsobující rozptyl, pohybovala by se původní částice po přímce. Nejmenší vzdálenost této (fiktivní) přímky od rozptylového centra se označuje jako záměrná vzdálenost (též srážkový parametr) b.
Odchylka trajektorie od původního směru se určuje jako úhel - hovoří se o rozptylovém úhlu (úhel rozptylu). Rozptylový úhel lze také charakterizovat jako úhel mezi asymptotami dráhy přilétající a rozptýlené částice. Rozptylový úhel je v mnoha případech monotónní funkcí srážkového parametru.
Rozptyl zahrnuje také odchylky úhlu odraženého paprsku od směru určeného zákonem odrazu. Odraz, který podléhá rozptylu bývá označován jako difúzní. Odrazy bez rozptylu se označují jako zrcadlové.
Důležitou charakteristikou rozptylu je tzv. účinný průřez.
Pružný a nepružný rozptyl
Ve fyzice se běžně rozlišují dva druhy rozptylu - pružný a nepružný. Při pružném rozptylu nedochází ke ztrátě energie, zatímco při nepružném rozptylu dochází ke změnám energie. Pojem pružného a nepružného rozptylu pochází ze studia srážek těles. Ráz těles bývá často používán k modelování rozptylových procesů.
Pokud v důsledku rozptylu dojde k poklesu intenzity záření, pak se proces označuje jako absorpce. Přestože jsou v klasické fyzice absorpce a rozptyl považovány za odlišné jevy, lze v některých případech považovat absorpci za mezní případ nepružného rozptylu. Např. kvantová fyzika považuje absorpci za druh rozptylu. Absorpce se bez určitého rozptylu nemůže vyskytnou. Na makroskopické úrovni je však rozdělení na absorpci a rozptyl obvykle přijatelné.
Jednoduchý a vícenásobný rozptyl
Pokud je záření rozptylováno pouze jedním lokalizovaným rozptylovým centrem, pak se hovoří o jednoduchém rozptylu. Obvykle se však rozptylová centra vyskytují v určité oblasti ve větším množství, takže záření je rozptylováno při průchodu látkou vícekrát. Takový rozptyl se označuje jako vícenásobný.
Vzhledem k tomu, že přesná poloha jednoho (obvykle mikroskopického) rozptylového centra není obvykle známá (vzhledem k dráze záření), je výsledné rozptýlené záření často velmi náhodné. Např. při rozptylu elektronu na atomovém jádře není přesně známa (a dokonce ani není měřitelná) vzájmená poloha trajektorie elektronu a jádra, takže přesný směr pohybu elektronu po srážce nelze určit. Jednoduchý rozptyl je proto často popisován pomocí pravděpodobnostních rozdělení.
Při vícenásobném rozptylu je náhodnost jednotlivých interakcí zprůměrována velkým množstvím rozptylových událostí. Výsledná dráha záření se pak jeví jako deterministicky určené rozdělení intenzity záření. Příkladem může být rozptyl světelného paprsku procházejícího hustou mlhou. Pojem vícenásobného rozptyl je v mnoha ohledech zaměnitelný s pojmem difúze.
Popis rozptylu a rozdíl mezi jednoduchým a vícenásobným rozptylem je často i spojován s dualismem vln a částic.
Většina rozptylových problémů se zabývá předpovídáním toho, jak budou různé systémy rozptylovat záření. Problémy tohoto druhu lze obvykle (na základě znalosti daného systému) řešit pomocí počítačů. Teorie rozptylu se však zabývá také opačným problémem, tzv. inverzním rozptylovým problémem (inverzním rozptylem), kdy se na základě naměřeného rozptylu snaží určit vlastnosti rozptylového centra nebo záření. Tento problém je obvykle mnohem složitější, neboť řešení obvykle není jednoznačné a v obecném případě není tento problém řešitelný.
Související články
- Teorie rozptylu
- Brillouinův rozptyl
- Comptonův rozptyl
- Rozptyl světla
- Ramanův rozptyl
- Rayleighův rozptyl
- Rutherfordův rozptyl
- Ráz těles
- Účinný průřez