Неупругое рассеяние
В химии , ядерной физике и физике элементарных частиц неупругое рассеяние — это процесс, при котором внутренние состояния частицы или системы частиц изменяются после столкновения. Часто это означает, что кинетическая энергия падающей частицы не сохраняется (в отличие от упругого рассеяния ). Кроме того, релятивистские столкновения, которые включают переход от одного типа частиц к другому, называются неупругими, даже если вылетающие частицы имеют ту же кинетическую энергию, что и входящие. [1] Процессы, которые управляются упругими столкновениями на микроскопическом уровне, окажутся неупругими, если макроскопический наблюдатель имеет доступ только к подмножеству степеней свободы. Например, при комптоновском рассеянии две частицы при столкновении передают энергию, вызывая потерю энергии в измеряемой частице. [2]
Электроны [ править ]
Когда падающей частицей является электрон , вероятность неупругого рассеяния, зависящая от энергии падающего электрона, обычно меньше, чем вероятность упругого рассеяния. Таким образом, в случае газовой электронографии (ГЭД), дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО) и дифракции трансмиссионных электронов, поскольку энергия падающего электрона высока, вкладом неупругого рассеяния электронов можно пренебречь. Глубоконеупругое рассеяние электронов на протонах дало первое прямое доказательство существования кварков .
Фотоны [ править ]
Когда фотон является падающей частицей, происходит процесс неупругого рассеяния, называемый комбинационным рассеянием света . В этом процессе рассеяния падающий фотон взаимодействует с веществом (газом, жидкостью и твердым телом), и частота фотона смещается в сторону красного или синего цвета. Красное смещение можно наблюдать, когда часть энергии фотона передается взаимодействующему веществу, где она добавляется к его внутренней энергии в процессе, называемом стоксовским комбинационным рассеянием. Голубое смещение можно наблюдать, когда внутренняя энергия вещества передается фотону; этот процесс называется антистоксовым комбинационным рассеянием.
Неупругое рассеяние проявляется при взаимодействии электрона и фотона. Когда фотон высокой энергии сталкивается со свободным электроном (точнее, слабосвязанным, поскольку свободный электрон не может участвовать в неупругом рассеянии с фотоном) и передает энергию, процесс называется комптоновским рассеянием. Более того, когда электрон с релятивистской энергией сталкивается с фотоном инфракрасного или видимого диапазона, электрон отдает энергию фотону. Этот процесс называется обратным комптоновским рассеянием .
Нейтроны [ править ]
Нейтроны подвергаются многим типам рассеяния, включая как упругое, так и неупругое рассеяние. Возникнет ли упругое или неупругое рассеяние, зависит от скорости нейтрона: быстрого , теплового или чего-то среднего. Оно также зависит от ядра, в которое он попадает, и его нейтронного сечения . При неупругом рассеянии нейтрон взаимодействует с ядром, и кинетическая энергия системы изменяется. Это часто активирует ядро, переводя его в возбужденное, нестабильное, кратковременное энергетическое состояние, которое заставляет его быстро испускать какое-то излучение, чтобы вернуть его в стабильное или основное состояние. Могут испускаться альфа, бета, гамма и протоны. Частицы, рассеянные в ходе ядерной реакции этого типа, могут вызвать откат ядра в другом направлении.
столкновения Молекулярные
Неупругое рассеяние часто встречается при столкновениях молекул. Любое столкновение, которое приводит к химической реакции, будет неупругим, но термин «неупругое рассеяние» зарезервирован для тех столкновений, которые не приводят к реакциям. [3] Происходит передача энергии между поступательным режимом (кинетической энергией) и вращательным и колебательным режимами.
Если переданная энергия мала по сравнению с падающей энергией рассеянной частицы, говорят о квазиупругом рассеянии .
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Уоррен Сигел (1999). Поля . п. 362 . Проверено 30 апреля 2024 г.
- ^ «Сканирующая электронная микроскопия (SEM) и просвечивающая электронная микроскопия (TEM) для определения характеристик материалов», Б. Дж. Инксон, «Определение характеристик материалов с использованием методов неразрушающего контроля (NDE)», 2016. https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry /упругое рассеяние
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн исправленная версия: (2006–) « Неупругое рассеяние ». дои : 10.1351/goldbook.I03025