質問: レイリー散乱とトムソン散乱などの違い レイリー散乱とトムソン散乱などの違い こんにちは! 機器分析を勉強しているのですが、 レイリー散乱とトムソン散乱などの違いが分かりません。 簡単な認識としては 入射光と励起光の波長が等しいものがトムソン散乱で 入射光と励起光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱 入射光と反射光(回折光)の波長が等しいものがレイリー散乱、 入射光と反射光の波長が違うものがコンプトン散乱という認識でいいでしょうか? それと、コンプトン散乱は運動量が一定という解説がされていましたが、 入射光と反射光との波長が違っているという、これはどういうことでしょうか? 簡単でいいので説明してください。
回答: 入射光と散乱光の波長が等しいものを弾性散乱といいます。 入射光と散乱光の波長が違うものを非弾性散乱といいます。 トムソン散乱とレイリー散乱は弾性散乱です。 (アンチ)ラマンストークス散乱とコンプトン散乱は非弾性散乱です。 トムソン散乱とレイリー散乱の違いについては、専門家の人には怒られてしまうかもしれませんけど、「入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長と同じくらいかそれよりも長いときに起こる弾性散乱のことをレイリー散乱と呼び、入射光の波長が電子遷移を起こす光の波長よりも十分に短いときに起こる弾性散乱のことをトムソン散乱と呼ぶ」というくらいの認識でいいんじゃないかと私は思います。 原子や分子やイオンでは、電子遷移を起こす波長というのは紫外線や可視光線の波長ですから、 可視光線を試料に照射したときに起こるのがレイリー散乱と(アンチ)ラマンストークス散乱で、 x線を試料に照射したときに起こるのがトムソン散乱とコンプトン散乱である、 と考えていいです。 > という認識でいいでしょうか? 試料に照射する光のことを、励起光または入射光と呼びます。つまり励起光と入射光は同じものです。 x線回折実験では、散乱光(散乱x線)が互いに干渉することにより回折光(回折x線)ができます。回折光(回折x線)のことを反射光(反射x線)ということもあります。トムソン散乱は干渉性散乱なので回折が起こりますけど、コンプトン散乱は非干渉性散乱なので回折が起こりません。ですので、コンプトン散乱により出てきた光のことを反射光(反射x線)と呼ぶのは、間違いとまではいいませんけど、避けたほうが無難でしょう。トムソン散乱により出てきた光を反射光(反射x線)または回折光(回折x線)と呼ぶことは、まったく問題ありません。 これらをふまえると、 入射光と散乱光の波長が等しいものがレイリー散乱、 入射光と散乱光の波長が違うものが(アンチ)ラマンストークス散乱、 入射x線と散乱x線の波長が等しいものがトムソン散乱、 入射x線と散乱x線の波長が違うものがコンプトン散乱。 ということになります。 > コンプトン散乱は運動量が一定 運動量が一定、ではなく、運動量の和が一定です(運動量はベクトルなのでベクトル和が一定)。 入射光の運動量+試料中のある一個の電子の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量 左辺の第二項(試料中のある一個の電子の運動量)は、他の三項に比べると無視できるほど小さいので、 入射光の運動量=散乱光の運動量+弾き飛ばされた電子の運動量 になります。 参考url:http://www.kutl.kyushu-u.ac.jp/seminar/microworld/part3/p37/compton_effect.htm