散射

散射 (Scattering)
臺中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

所謂散射是指光波、音波、電磁波或粒子，經過介質的時候，受到不同位能的影響，導致前進方向的改變稱為散射。在高中物理的領域，常見的散射有雷利散射 (Rayleigh scattering)、康普頓散射(Compton scattering)、拉塞福散射(Rutherford scattering)與X光散射技術(X-ray scattering techniques)。

拉塞福散射示意圖。 上方：預期結果：阿伐粒子不受到擾動地通過梅子布丁模型。 下方：觀測結果：一小部分阿伐粒子被反彈，表明全部正電荷集中於一個很小的區域。

所謂雷利散射是指電磁波被一個小圓球散射，此時散射強度會與波長四次方成反比，因此在太陽光通過大氣層時，藍光的波長比較短，因此容易散射，紅光的波長比較長，因此不容易散射，這就是為什麼晴朗的天空會成呈現藍色的原因。

所謂康普頓散射是指X光通過晶體時，因為部分X光會被晶體散射而造成能量變小、波長變長的現象，稱為康普頓散射波(Compton scattering)。另外在實驗中，X光光子與晶體原子發生彈性碰撞，因為未有散射現象出現。此時，X光能量未改變，波長也不變，稱為湯木生散射波 (Thomson scattering)。康普頓散射又可稱為康普頓效應(Compton effect)，與光電效應都屬於印證光的粒子性的兩大著名實驗。

所謂拉塞福散射實驗是指拉塞福當年利用α粒子撞擊金箔，因為金箔的原子和帶正電與α帶相同電性，因此α粒子在打向金箔的過程中，受到金箔原子核的庫侖靜電力而改變行進方向，發生散射。α粒子散射時，產生的散射角和瞄準誤差與初始動能有關。當α粒子的瞄準誤差愈大時，散射角愈不明顯；當α粒子的動能愈大時，散射角也一樣愈不明顯。原本拉塞福的散射實驗結果相當不明顯，因為α粒子不易瞄準金原子核，但是拉塞福憑藉著信心與毅力，終於在眾多實驗數據中，找到 α粒子被射散的證據，證實原子帶正電的部分，質量集中在一極小的區域內，後來稱之為原子核。

所謂X光散射技術又可稱為X光繞射(X-ray diffraction, XRD)是一種利用X光經過不同晶體時的繞射現象，屬於一種常見的非破壞性檢測。這種繞射花紋是由於散射的X光相互干涉，形成建設性或破壞性干涉而成的亮 暗相間條紋(pattern)。利用X光繞射可以檢驗原子的種類，可以用來判斷晶體品質(crystal quality)的好壞，當繞射條紋的峰值相對於其他部分愈高時，表示晶體的雜質較少，因此有較高的晶體品質。

參考資料
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Scattering
2. http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6 … F%E6%95%A3%E5%B0%84