粗い表面からの散乱

表面粗さ散乱または界面粗さ散乱は、粗い固体表面または2つの異なる材料間の不完全な界面に対する粒子の弾性 散乱です。この効果は、微粒子散乱などの古典的なシステム^{[1]だけでなく、}電界効果トランジスタや量子カスケードレーザーなどの電子デバイスで発生する量子システムでも観測されています。^[2]

古典力学の枠組みでは、機械加工された金属表面などの粗い表面は、入射粒子を支配する確率分布関数をランダム化し、粒子流束の純粋な運動量損失につながります。^[3]

量子力学の枠組みでは、この散乱は閉じ込められたシステムで最も顕著であり、閉じ込められたシステムでは電荷キャリアのエネルギーは界面の位置によって決まります。このようなシステムの例としては、異なる半導体層をサンドイッチ状に重ねて構築できる量子井戸があります。これらの層の厚さが変化すると、粒子のエネルギーは層内の面内位置に依存します。^[4] 特定の位置における粗さの分類は複雑ですが、古典的なモデルと同様に、一部の研究者によってガウス分布としてモデル化されています^[5]この仮定は、特定の特性高さ、および相関長、のアンサンブル平均 として次のよう に定式化できます。${\displaystyle \Delta _{z}(\mathbf {r} )}$${\displaystyle \Delta }$${\displaystyle \Lambda}$

${\displaystyle \langle \Delta _{z}(\mathbf {r} )\Delta _{z}(\mathbf {r'} )\rangle =\Delta ^{2}\exp \left(-{\frac {|\mathbf {r} -\mathbf {r'} |^{2}}{\Lambda ^{2}}}\right)}$

選択的散乱:選択的散乱では、散乱は光の波長に依存します。^{[引用が必要]}

ミー散乱 ：ミー理論は、電磁波が均質球状粒子とどのように相互作用するかを説明できます。しかし、均質球の理論では偏光効果を予測することはまったくできません。^{[6] [7]}分子のサイズが光の波長よりも大きい場合、結果として光の散乱は不均一になります。^[要出典]

ランバート散乱:このタイプの散乱は、表面に微細な凹凸があり、光があらゆる方向に完全に均一に散乱し、あらゆる視野角から均等に明るく見える場合に発生します。

表面下散乱:このタイプの散乱は、光が物質内で散乱してから別の地点で表面から出ていくときに発生します。

等方性結晶散乱（別名：粉末回折）：このタイプの散乱は、粉末サンプル内のすべての結晶配向が均等に表される場合に発生します。粉末 X 線回折（PXRD）は、サンプルがランダムに配置され、各平面が信号で表されるという仮定の下で動作します。