تبعثر تومسون: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
ط بوت: ترحيل 12 وصلة إنترويكي, موجودة الآن في ويكي بيانات على d:q1477639 |
ط تدقيق لغوي، تنسيق ويكي |
||
سطر 1:
{{تآثر الضوء مع المادة}}
'''تشتت تومسون ''' في [[الفيزياء]] (بالإنجليزية: Thomson scattering) تشتت مرن [[فوتون|للفوتونات]] عند اصتدامها [[جسيم أولي|بجسيمات أولية مشحونة]] ، مثل الإلكترونات الحرة أو شبه الحرة (أي ليست مرتبطة [[ذرة|بذرات]]. اكتشف تلك الظاهرة العالم الفيزيائي جوزيف تومسون. ▼
▲'''تشتت تومسون ''' في [[الفيزياء]] (بالإنجليزية: Thomson scattering) تشتت مرن [[فوتون|للفوتونات]] عند اصتدامها [[جسيم أولي|بجسيمات أولية مشحونة]] ، مثل الإلكترونات الحرة أو شبه الحرة (أي ليست مرتبطة [[ذرة|بذرات]]. اكتشف تلك الظاهرة العالم الفيزيائي جوزيف تومسون.
عندما تقع جسيمات أولية مشحونة تحت تأثير [[موجة كهرومغناطيسية]] فإنها يبدأ في الاهتزاز في نفس مستوي [[المجال الكهربي]]. ونظرا لأان هذا الهتزاز عبارة عن حركة [[عجلة|معجلة]] فإن الجسيمات تشع في نفس الوقت طاقة في هيئة موجة كهرومغناطيسية لها نفس [[تردد]] الشعاع الساقط . وعندئذ يمكن القول أن الشعاع الساقط يتشتت على الجسيم. ▼
ويتم تشتت تومسون بدون رد فعل ، أي بدون انتقال لطاقة من الفوتون الساقط وبين [[الإلكترون]]. ويتم ذلك النوع من التشتت عندما تكون طاقة الشعاع الساقط صغيرة ، أي أن تكون [[طول الموجة]] [[موجة كهرومغناطيسية|للموجة الكهرومغناطيسية]] أكبر كثيرا من [[نصف قطر]] الذرة (مثل [[الأشعة السينية]] الضعيفة الطاقة). ▼
▲عندما تقع جسيمات أولية مشحونة تحت تأثير [[موجة كهرومغناطيسية]] فإنها يبدأ في الاهتزاز في نفس مستوي [[المجال الكهربي]]. ونظرا لأان هذا الهتزاز عبارة عن حركة [[عجلة|معجلة]] فإن الجسيمات تشع في نفس الوقت طاقة في هيئة موجة كهرومغناطيسية لها نفس [[تردد]] الشعاع الساقط . وعندئذ يمكن القول أن الشعاع الساقط يتشتت على الجسيم.
أما إذا قصرت [[طول الموجة|طول موجة]] الشعاع الساقط ، أي تكون طاقته عالية ، فإن التشتت (أو التصادم) على الإلكترون يحدث حركة عكسية للإلكترون يجب أخذه في الحسبان ، ويسمى ذلك النوع من التشتت [[تأثير كومبتون|تشتت كومبتون]] وهو يحدث [[أشعة إكس|لأشعة أكس]] و[[أشعة جاما]] عند تشتتها على الإلكترونات. ▼
▲ويتم تشتت تومسون بدون رد فعل ، أي بدون انتقال لطاقة من الفوتون الساقط وبين [[الإلكترون]]. ويتم ذلك النوع من التشتت عندما تكون طاقة الشعاع الساقط صغيرة ، أي أن تكون [[طول الموجة]] [[موجة كهرومغناطيسية|للموجة الكهرومغناطيسية]] أكبر كثيرا من [[نصف قطر]] الذرة (مثل [[الأشعة السينية]] الضعيفة الطاقة).
▲أما إذا قصرت [[طول الموجة|طول موجة]] الشعاع الساقط ، أي تكون طاقته عالية ، فإن التشتت (أو التصادم) على الإلكترون يحدث حركة عكسية للإلكترون يجب أخذه في الحسبان ، ويسمى ذلك النوع من التشتت [[تأثير كومبتون|تشتت كومبتون]] وهو يحدث [[أشعة إكس|لأشعة أكس]] و[[أشعة جاما]] عند تشتتها على الإلكترونات.
==معادلات التشتت==
[[ملف:Thomson scattering geometry.png|left| 250px| thumb]]
يمكن تقسيم المجال المغناطيسي للشعاع الساقط إلى متجهين ، أحدهما في نفس مستوى الشعاع الساقط والرؤية (وهو مستوي الصفحة) ، والآخر عمودي عليه. ونسمي تلك المتجهات التي تقع في مستوي الصفحة بالمتجهات "الشعاعية" ، والعمودية عليها المتجهات "العرضية" ، حيث يظهروا بهذا الشكل للمشاهد.
ويبين الشكل التشتت في مستوي الرؤية. ويبين المتجه الشعاعي [[مجال كهربي|للمجال الكهربي]] الساقط والذي يتسبب في حركة الجسيم المشحون الموجود في نقطة الاصتدام. ويمكن اثبات أن [[مطال]] [[موجة|الموجة]] المشاهدة يتناسب مع [[جيب تمام]]
وشدة الشعاع ، والتي تحسب بمربع المطال ، تقل متناسبة مع مربع جيب تمام الزاوية
ويمكن وصف التشتت بمعامل إصدار ، والذي تعرف بالمعامل
▲ويبين الشكل التشتت في مستوي الرؤية. ويبين المتجه الشعاعي [[مجال كهربي|للمجال الكهربي]] الساقط والذي يتسبب في حركة الجسيم المشحون الموجود في نقطة الاصتدام. ويمكن اثبات أن [[مطال]] [[موجة|الموجة]] المشاهدة يتناسب مع [[جيب تمام]] χ ، حيث χ هي الزاوية بين الشعاع الساقط والشعاع المشاهد.
بين [[طول الموجة]] <math>\lambda</math> و <math>\lambda+d\lambda</math>.
ومن وجهة رؤية المشاهد فيوجد معاملان للإصدار ، أولهما
▲وشدة الشعاع ، والتي تحسب بمربع المطال ، تقل متناسبة مع مربع جيب تمام الزاوية (cos<sup>2</sup>(χ. على مستوي الصفحة. كما يمكن إثبات أن المتجهات العرضية (العمودية على مستوي الصفحة) لن تتأثر بل تبقى ثابتة.
▲ويمكن وصف التشتت بمعامل إصدار ، والذي تعرف بالمعامل ε حيث ε dt dV dΩ dλ هي الطاقة المشتتة من وحدة الحجوم <math>dV </math> خلال الفترة الزمنية dt في الزاوية الصلبة dΩ
▲ومن وجهة رؤية المشاهد فيوجد معاملان للإصدار ، أولهما ε<sub>r</sub> وهو يؤول إلى الضوء [[استقطاب|المستقطب]] "شعاعي" والآخر ε<sub>t</sub> يؤول إلى الضوء المستقطب "عرضيا". وفي حالة الضوء الساقط الغير مستقطب ، فيعطى المعاملان بالمعادلتين :
: <math>
\epsilon_t = \frac{\pi \sigma }{2}~I\,n
السطر 31 ⟵ 34:
حيث:
: <math>n</math> [[كثافة]] الجسيمات المشحونة عند نقطة التشتت
: <math>I</math> الفيض الساقط (ووحدته : طاقة/ثانية/ سنتيمتر مربع / طول الموجة) ،
وتساوي:
: <math>
\sigma \equiv \left(\frac{q^2}{mc^2}\right)^2=\left(\frac{q^2}{4\pi\epsilon_0mc^2}\right)^2
</math>
حيث أن جزء المعادلة الأول بوحدات [[نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية]] ، أما الجزء الثاني من المعادلة فهو [[نظام الوحدات الدولي|بوحدات النظام الدولي]]
SI :
: <math>q</math> شحنة الجسيم ،
: <math>m</math> [[كتلة]] الجسيم ,
: <math>\epsilon_0</math> [[سماحية|ثابت سماحية الفراغ]]
: <math>c</math> [[سرعة الضوء]] في الفراغ.
ويلاحظ هنا أن ذلك هو مربع [[نصف القطر التقليدي للإلكترون|نصف القطر التقليدي لجسيم]] كتلته
وعلى سبيل المثال ، في حالة [[الإلكترون]] يكون '''مقطع التصادم التفاضلي''' له :
السطر 70 ⟵ 72:
</math>
حيث:
<math>\lambda_e</math> [[طول موجة كومبتون]] للإلكترون.
السطر 80 ⟵ 82:
</math>
حيث:
:
* (معنى مقطع تصادم : إذا تخيلنا أننا سنقوم بقذف بعض حبوب القمح على كرة تنس. فيكون مقطع التصادم لكرة التنس هو مساحة مقطعها (ووحدتها : سنتيمتر مربع) ، تلك المساحة تستخدم أيضا في [[فيزياء الجسيمات]] و[[فيزياء نووية|الفزياء النووية]] للتعبير عن [[مقطع تصادم (فيزياء)]] أو "[[مقطع نووي]] " عند تصادم "[[نواة الذرة]] " مع فيض أشعة أو [[جسيم أولي|جسيمات]] مثل [[الإلكترونات]] أو [[النيوترون|النيوترونات]]. مع ملاحظة أن [[مقطع نووي|مقطع التصادم]] الحقيقي للنواة يختلف كثيرا عن المقطع الهندسي لها).
| |||