탄성 산란
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
탄성 산란은 입자가 다른 입자 또는 물체와 충돌한 후 운동 에너지의 총합이 보존되는 산란 과정이다. 러더퍼드 산란은 입자가 원자핵의 쿨롱 퍼텐셜에 의해 회절되는 현상이며, 전자 회절 기술에 활용된다. 광학적 탄성 산란에는 톰슨 산란과 레일리 산란이 있으며, 레일리 산란은 파장에 반비례하는 산란 강도를 보인다. 핵입자 물리학에서 질량이 양성자 이상인 입자는 탄성 산란을 통해 물질과 상호 작용하며, 이는 우주선, 핵무기, 원자로 설계 등 다양한 분야에서 중요하게 다루어진다. 원자로에서 중성자는 탄성 산란을 통해 열 중성자가 되며, 하전 입자는 전기장의 영향을 받아 경로가 휘어지고, 핵 반응을 통해 비탄성 산란, 포획, 핵분열, 핵융합 등을 겪을 수 있다.
더 읽어볼만한 페이지
- 산란 - 비어-람베르트 법칙
비어-람베르트 법칙은 빛이 물질을 통과할 때 빛의 세기가 감소하는 정도를 설명하는 법칙으로, 흡광도는 물질의 농도와 빛이 통과하는 거리에 비례한다는 것을 나타내며, 다양한 분야에서 활용된다. - 산란 - 제동 복사
하전 입자가 다른 입자와 상호작용하며 감속될 때 방출되는 전자기파인 제동 복사는 주로 전자가 원자핵 근처를 지나갈 때 발생하며 연속적인 스펙트럼을 갖는 X선 형태로 나타나 다양한 분야와 현상에 영향을 미친다. - 입자물리학 - 전자볼트
전자볼트는 전자가 1볼트의 전위차를 통과할 때 얻거나 잃는 에너지 단위로, 1.602 × 10⁻¹⁹ 줄과 같으며, 다양한 물리학 분야와 공학에서 에너지, 질량, 운동량, 온도, 거리 등을 표현하는 데 널리 활용된다. - 입자물리학 - 알파 붕괴
알파 붕괴는 원자핵이 헬륨-4 원자핵인 알파 입자를 방출하여 원자 번호와 질량수가 감소하는 방사성 붕괴의 한 형태로, 무거운 원자핵에서 주로 발생하며 양자 터널링 효과로 설명되고 연기 감지기 등에 활용되지만 인체에 유해할 수도 있다.
| 탄성 산란 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 입자 상호작용 |
| 보존량 | 운동 에너지 운동량 |
| 관련 개념 | 탄성 비탄성 산란 반발 계수 |
| 세부 사항 | |
| 설명 | 입자 간의 충돌에서 총 운동 에너지가 보존되는 과정 |
| 반발 계수 | 1 |
| 운동 에너지 변환 | 없음 (운동 에너지는 다른 형태로 변환되지 않음) |
| 예시 | 당구공 충돌 이상 기체 분자 간의 충돌 낮은 에너지에서 원자 간의 충돌 |
| 거시적 수준 | 물체의 모양이 변하지 않고 열이 발생하지 않는 충돌 |
| 에너지 보존 | 충돌 전후 운동 에너지의 합이 동일 |
| 활용 | |
| 응용 분야 | 입자 물리학 실험 재료 과학 시뮬레이션 및 모델링 |
| 중요성 | 기본적인 물리 법칙 이해 다양한 시스템의 동작 예측 |
| 관련 용어 | |
| 영어 | Elastic scattering |
| 한자 | 彈性散亂 |
| 로마자 표기 | Danseong Sanran |
2. 러더퍼드 산란
입사 입자(예: 알파 입자 또는 전자)가 원자 및 분자의 쿨롱 퍼텐셜에서 회절될 때, 이러한 탄성 산란 과정을 러더퍼드 산란이라고 한다. 반사 고에너지 전자 회절(RHEED), 투과 전자 회절(TED), 기체 전자 회절(GED)과 같은 많은 전자 회절 기술에서 입사 전자의 에너지가 충분히 높으면(>10 keV), 탄성 전자 산란이 산란 과정의 주요 구성 요소가 되며, 산란 강도는 입사 전자의 운동량 벡터와 산란된 전자의 운동량 벡터의 차이로 정의되는 운동량 전달의 함수로 표현된다.
톰슨 산란에서 빛은 전자와 상호 작용하며, 이는 컴프턴 산란의 낮은 에너지 제한에 해당한다.[3] 레일리 산란에서 입자 크기가 파장보다 훨씬 작은 매질은 빛을 옆으로 산란시키는데, 이 과정에서 입사광의 에너지(및 파장)는 보존되고 방향만 변경된다. 레일리 산란의 경우 산란 강도는 빛의 파장의 역수의 네제곱에 반비례한다.[4]
질량이 양성자 이상인 입자의 경우, 탄성 산란은 입자가 물질과 상호 작용하는 주요 방법 중 하나이다. 상대론적 에너지에서 양성자, 중성자, 헬륨 이온 및 HZE 이온은 소멸되기 전에 수많은 탄성 충돌을 겪는다. 이는 은하 우주선, 태양 양성자 현상, 핵무기 설계 및 원자로 설계, 우주선 설계, 그리고 지구 자기장 연구를 포함한 많은 유형의 전리 방사선에서 주요 문제이다. 효과적인 생물학적 차폐를 설계할 때, 입자가 차폐를 통과하면서 나타나는 선형 에너지 전달에 적절한 주의를 기울여야 한다. 원자로에서 중성자의 평균 자유 경로는 느리게 움직이는 열 중성자가 되기 위한 과정에서 탄성 산란을 겪기 때문에 매우 중요하다.
3. 광학적 탄성 산란
4. 핵입자 물리학에서의 탄성 산란
탄성 산란 외에도, 하전 입자는 기본 전하의 영향을 받아 핵으로부터 밀려나며, 전기장 내에서 경로가 휘어지게 된다. 입자는 핵 반응으로 인해 비탄성 산란 및 포획을 겪을 수 있다. 양성자와 중성자는 더 무거운 입자보다 이러한 현상을 더 자주 겪는다. 중성자는 충돌하는 핵에서 핵분열을 일으킬 수 있다. 중수소 및 리튬과 같은 가벼운 핵은 핵융합을 할 수 있다.
4. 1. 핵반응과 탄성 산란
질량이 양성자 이상인 입자의 경우, 탄성 산란은 입자가 물질과 상호 작용하는 주요 방법 중 하나이다. 상대론적 에너지에서 양성자, 중성자, 헬륨 이온 및 HZE 이온은 소멸되기 전에 수많은 탄성 충돌을 겪는다. 이는 은하 우주선, 태양 양성자 현상, 핵무기 설계 및 원자로 설계, 우주선 설계, 그리고 지구 자기장 연구를 포함한 많은 유형의 전리 방사선에서 주요 문제이다. 효과적인 생물학적 차폐를 설계할 때, 입자가 차폐를 통과하면서 나타나는 선형 에너지 전달에 적절한 주의를 기울여야 한다. 원자로에서 중성자의 평균 자유 경로는 느리게 움직이는 열 중성자가 되기 위한 과정에서 탄성 산란을 겪기 때문에 매우 중요하다.
탄성 산란 외에도, 하전 입자는 기본 전하의 영향을 받아 핵으로부터 밀려나며, 전기장 내에서 경로가 휘어지게 된다. 입자는 핵 반응으로 인해 비탄성 산란 및 포획을 겪을 수 있다. 양성자와 중성자는 더 무거운 입자보다 이러한 현상을 더 자주 겪는다. 중성자는 충돌하는 핵에서 핵분열을 일으킬 수 있다. 중수소 및 리튬과 같은 가벼운 핵은 핵융합을 할 수 있다.
참조
[1]
간행물
Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) for materials characterization
https://www.scienced[...]
Materials Characterization Using Nondestructive Evaluation (NDE) Methods
2016
[2]
서적
Fields
https://arxiv.org/ab[...]
2024-04-30
[3]
서적
Plasma scattering of electromagnetic radiation
Academic Press is an imprint of Elsevier
2011
[4]
논문
Rayleigh scattering.
https://www.research[...]
Phys. Today
1982
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com