R
Grundschule Mathematik I Mathematik II Physik Chemie Wissen
Kurze Worte Worte nach Alter Terme Rechner
Mathfeed Physfeed Philfeed
Das Lexikon Die Mission Die Autoren Copyright Impressum
☰


Streuung (Physik)


Optik


Definition


Als Streuung bezeichnet man in der Physik die Richtungsänderung sich bewegender Teilchenströme oder Wellen als Folge einer Wechselwirkung mit Materie[1]. Streuung ist dabei ein Überbebegriff[3], der die Phänome Reflexion[7], Brechung[8] und Beugung[9] mit einschließt. Individuelle Teilchen prallen dabei nicht notwendigerweise ab, sondern werden nach einer Absorption oft neu ausgesandt[12].

Klassische Beispiele von Streuung



Streuung als Wechselwirkung mit einem Streuzentrum


Als Streuung bezeichnet man ganz allgemein die Richtungsänderung[5] von Strömen von Teilchen oder Wellen infolge einer Wechselwirkung mit einem materiellen Streuzentrum[1]. Wenn zum Beispiel blaue Photonen (Lichtteilchen) von der Sonne auf Moleküle der Erdatmosphäre treffen, dann fliegen sie nach der Wechselwirkung in einer zufälligen Richtung weiter. Das Molekül war dann das Streuzentrum. Nach dieser Definition kann man Streuung zum Beispiel auf einzelne Photonen anwenden, die an eine einzelnen Objekt gestreut werden[11]. Bei der Mie-Streuung wird Licht an kleinen Staubteilchen oder Wassertröpfchen gestreut. Bei der Compton-Streuung wird ein Photon an einem freuen Elektron gestreut. Wird ein Photon an einem gebundenen Elektron gestreut spricht man von Rayleigh-Streuung ↗

Streuung als Wechselwirkung mit vielen Streuzentren


Wird ein Lichtteilchen an einem Streuzentrum gestreut, so ändert es seine Richtung dabei in oft zufälliger Weise, ohne dass es dabei bevorzugte Richtungen geben muss, in die es nach der Wechselwirkung weiter fliegt. Das kann sich drastisch ändern, wenn es mehrere Streuzentren gibt, insbesondere dann, wenn die Streuzentren geometrisch regelmäßig angeordnet sind. Dabei durchwandet das Lichtteilchen aber nicht etwas nacheinander die verschiedenen Streuzentren. Vielmehr gelten die Gesetze der Quantenphysik. Je nach Formulierung "spürt" das Lichtteilchen dann die Gegenwart und Lage aller Streuzentren gleichzeitig. Die Wechselwirkung des Lichtteilchens mit den Streuzentren ist nicht mehr lokal (nur vor Ort) sondern global oder holistisch (ganze Umgebung gleichzeitig). Reflexion, Brechung und Beugung lassen sich so alle aus dem Prinzip der Streuung herleiten[10]. Sie sind also keine eigenständigen Wirkprinzipien sondern eher ineinander übergehende Erscheinungsformen des Prinzip Streuung.


Streuung muss kein bloßes Abprallen sein


Man darf sich die Streuung individueller Teilchen an einem Streuzentrum nicht zwangsläufig wie ein einfaches Abprallen vorstellen. Eine Streuung kann auch bedeuten, dass ein Teilchen, etwa ein Neutron, in einen Atomkern gelangt, dort zu einem Proton wird während gleichzeitig ein Proton zu einem Neutron wird und vom Atomkern ausgestoßen wird[12].

Was ist der Unterschied zu einem Stoß


Von einem Stoß im Sinn der Physik spricht man, wenn zwei Teilchen sich berühren und dadurch ihre Bewegungsrichtung und/oder ihre Bewegungsgeschwindigkeit ändern. Diese Berührung ist bei einer Streuung nicht nötig. Hier kann die die gegenseitige Beeinflussung der gedachten Teilchen über Kraftfelder erfolgen. Im Sinne einer Streuung betrachtet man meist mikroskopisch kleine Teilchen wie etwa Elektronen an Atomen. Kollidieren makroskopische Objekte, wie die klassischen Billardugeln, verwendet man meist das Modell von einem Stoß ↗

Fußnoten