Ch13.7 흡수, 방출과 산란

산란 (Scattering)

산란의 종류 2가지 - 탄성산란, 비탄성산란

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탄성산란 (Elastic Scattering) = 고전산란(Coherent(Classical) Scattering) = 레일리 산란

충돌 전후의 에너지 변화가 없는 현상

• 입사 전자파가 원자하고 충돌해서 전자를 진동시킴 → 다시 광자를 방출하여 안정화됨

• 전자가 진동을 할 때는 입사 전자기파의 에너지만큼만 진동해서 입사 에너지에 해당하는 주파수의 광자 에너지를 방출하는 것임

• 그렇기 때문에 결국 상호작용 후에도 파장의 변화가 없으며 작은 각도로 진행방향만 바뀌게 됨 (→이것이 산란)

 

비탄성산란 (Inelastic Scattering) = 라만 산란(Raman Scattering) = 콤프턴 산란 (Compton Scattering)

충돌 전후의 에너지 변화가 있는 현상. 상호작용에 의해 에너지를 수수하여 에너지가 작아짐

• 광전효과와의 차이점: 광전효과는 입사 에너지 전부가 주로 내각 전자와 상호작용, But 비탄성산란효과는 입사 에너지의 일부가 결합력이 거의 없는 외각전자와 상호작용함. 

• 비탄성산란은 전자기파가 외각 궤도전자(자유전자)와 충돌하여 입사광자 에너지의 일부를 전자에게 준 결과 전자를 밖으로 축출, 입사 광자는 에너지가 감소되어 산란 광자(scattered photon)로 산란되는 현상

• 좀 더 쉽게, 빛이 물질과 상호작용 했을 때 처음 빛이 가진 에너지보다 적거나 더 많은 에너지를 가지게된다. (에너지가 변한다 = 빛의 파장이 변한다 = 색이 변한다)

 

🐱‍🐉 비탄성산란의 예시

• 형광 (Fluorescence) : 물질이 빛을 흡수한 후 매우 짧은 시간 (10^-8 ~ 10^-9초) 내에 낮은 에너지의 빛 방출. 형광은 빛을 흡수한 전자가 높은 에너지 상태로 전이한 후, 즉시 기본 상태로 돌아오면서 에너지를 빛으로 방출하는 과정을 따름

 

• 인광 (Phosphorescence) : 형광과 달리, 흡수한 빛의 에너지가 더 오랜 시간 동안 저장되었다가 방출되는 현상. 인광은 형광에 비해 긴 시간(초에서 분, 심지어 더 길게까지도) 동안 에너지가 유지되며, 이는 전자가 triplet state로 전이해 있다가 기본 상태로 돌아오면서 빛을 방출하기 때문임 

 

 

 

출처

드디어!!물질과의 상호작용;; - 1학년 자료실 - 한미르

[Biomedical Optic] Elastic light scattering diffusion 빛의 탄성 산란 (구름이 하얀이유) : 네이버 블로그