導入
散乱とは、光、音、移動粒子などの放射線が、他の物体との相互作用によって複数の方向に偏向される現象です (「散乱」とも言えます)。入射放射線の偏光は一般に拡散後に変更されます。拡散は全方向に均等に分布するか（等方性）、通過する媒体に応じて非常に特殊な再放射パターンに従います（異方性）。特に、入射波のうち、放射された方向に戻される部分は、後方散乱と呼ばれます。
拡散は、2 つの環境間の界面(視度) の出会い、または媒体の交差 (プリズムまたは虹効果による光の分解の場合) で発生します。
弾性拡散と非弾性拡散
拡散の前後で放射線のエネルギー変化がまったくない（またはほとんど変化しない）場合、弾性拡散について話します。したがって、入射ビームと出射ビームの間に波長の変化がある場合、非弾性拡散が発生します。
さまざまな配布体制
一般に、考慮する波長に対する拡散要素の特徴的なサイズに応じて、次の 3 つの拡散領域を区別します。
- 鏡面反射方式。散乱体は放射線の波長に比べて非常に大きいです。これは、たとえば、可視光を拡散する海面や砂粒の場合に当てはまります。このスケールに適した物理学は幾何光学です。スペキュラーという言葉は、デカルトの法則に従って光が反射される方向を示します。
- 共鳴体制。この中間のケースでは、散乱体のサイズは波長のオーダーです。これは、たとえば回折格子の場合に当てはまります。
- 均質化体制。散乱体は波長よりもはるかに小さいです。これは、多くの粗い表面に当てはまります。この領域では、光は粗さを解決しないため、平均屈折率 を持つ媒質を有効な媒質とみなすことができます。反射は鏡面ですが、滑らかな媒体と比較すると減衰します。
さまざまな種類の放送
一般に、拡散効果は非常に速く、広いスペクトル帯域にわたって発生します。したがって、蛍光は非常に正確な波長 (共鳴効果) で発生し、その特性時間がはるかに長い (通常は 1 マイクロ秒のオーダー) 非弾性現象であるため、拡散とは関係ありません。
電磁波 – 素粒子
- コンプトン散乱は、自由電子、または軽い原子(低い原子番号Z ) に含まれる電子による電磁波 (高エネルギー: γ 線、X 線) の非弾性散乱です。
- トムソン散乱は、自由電子による電磁波の弾性散乱です (高度に電離したプラズマからの自由電子による光球からの光子の散乱)。
電磁波 –物質
最も頻繁に遭遇し、最も研究されているケースは、電磁波の拡散です。光や電波の拡散 (レーダーの仕組み) は、この原理の一般的な例です。
- ミー散乱は電磁波の弾性散乱です。これは、散乱体のサイズが入射波長と同等かそれより大きい場合に発生します。レイリー散乱は限定的なケースです。
- レイリー散乱は電磁波の弾性散乱であり、その波長は散乱要素のサイズよりもはるかに大きい (10 倍以上)。この拡散が空の青色の起源です。私たちが太陽またはその近くに視線を向けると、最も直接的な光線を知覚します。大気による拡散が少なく、波長が長い（赤色に近い色）。私たちが空のどこかに視線を向けると、太陽からの軌道が非常に間接的な放射線を知覚します。この放射は、短波長 (紫に近い色) でより顕著になるレイリー散乱から生じます。
- ラマン散乱は、原子、分子、または固体上での電磁波の非弾性拡散です。吸収された光子と再放出された光子の間のエネルギー差は、散乱物体の回転または振動の 2 つの状態間のエネルギー差に等しい。ラマン分光法は、この原理を使用した材料特性評価手法です。
- ブリルアン拡散は固体上での電磁波の非弾性拡散であり、特に音響フォノンとの相互作用に関係します。
拡散現象は、電波(ラジオ、テレビなど) が表面が完全に平らで滑らかではない障害物に遭遇した場合にも発生することがあります。これは、イオン化層、丘陵地帯の地表（最長波長の場合）、または短波（数百メガヘルツ以上）の障害物（崖、森林、建物など）の表面の場合です。 。光学の場合と同様、散乱は波長と障害物の寸法または反射障害物の表面の凹凸との関係に依存します。これらは、雨のカーテン (マイクロ波内) や極オーロラのイオン化ゾーンと同じくらい多様です。