تبعثر تومسون
تشتت تومسون في الفيزياء (بالإنجليزية: Thomson scattering) تشتت مرن للفوتونات عند اصتدامها بجسيمات أولية مشحونة ، مثل الإلكترونات الحرة أو شبه الحرة (أي ليست مرتبطة 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 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 للموجة الكهرومغناطيسية أكبر كثيرا من نصف قطر الذرة (مثل الأشعة السينية الضعيفة الطاقة).
أما إذا قصرت 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 تشتت كومبتون وهو يحدث لأشعة أكس وأشعة غاما عند تشتتها على الإلكترونات.
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 للمجال الكهربي الساقط والذي يتسبب في حركة الجسيم المشحون الموجود في نقطة الاصتدام. ويمكن اثبات أن مطال الموجة المشاهدة يتناسب مع جيب تمام formula_1 ، حيث formula_1 هي الزاوية بين الشعاع الساقط والشعاع المشاهد.
وشدة الشعاع ، والتي تحسب بمربع المطال ، تقل متناسبة مع مربع جيب تمام الزاوية formula_3. 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 formula_4 حيث formula_5 هي الطاقة المشتتة من وحدة الحجوم formula_6 خلال الفترة الزمنية formula_7 في الزاوية الصلبة formula_8
بين طول الموجة formula_9 وformula_10.
ومن وجهة رؤية المشاهد فيوجد معاملان للإصدار ، أولهما formula_11 وهو يؤول إلى الضوء المستقطب "شعاعي" والآخر formula_12 يؤول إلى الضوء المستقطب "عرضيا". وفي حالة الضوء الساقط الغير مستقطب ، فيعطى المعاملان بالمعادلتين :
وتساوي:
حيث أن جزء المعادلة الأول بوحدات نظام وحدات سنتيمتر غرام ثانية ، أما الجزء الثاني من المعادلة فهو بوحدات النظام الدولي
SI :
ويلاحظ هنا أن ذلك هو مربع نصف القطر التقليدي لجسيم كتلته formula_20 وشحنته formula_19.
وعلى سبيل المثال ، في حالة الإلكترون يكون مقطع التصادم التفاضلي له :
formula_27 طول موجة كومبتون للإلكترون.
ويمكن تعيين الطاقة الكلية الصادرة عن طريق إجراء التكامل على مجموع معاملي الإصدار في جميع الاتجاهات ، فنحصل على :