Unter inkohärenter Streuung versteht man die zufällige Streuung von Wellen oder Partikeln, bei der die Phasenbeziehungen zwischen den gestreuten Wellen verloren gehen. Ein häufiges Beispiel für inkohärente Streuung sind raue Oberflächen oder dichte Medien, wo einfallende Wellen mit vielen Streuzentren interagieren, die eine Phasenrandomisierung verursachen. Beispielsweise weist das von der rauen Oberfläche des Mondes gestreute Sonnenlicht eine inkohärente Streuung auf, was zu diffuser Reflexion und einem Verlust der Phasenkohärenz zwischen den gestreuten Wellen führt.
Bei der kohärenten Diffusion hingegen handelt es sich um Wellen, die nach der Diffusion eine feste Phasenbeziehung beibehalten. Ein Beispiel ist die Bragg-Streuung, die in Kristallgittern beobachtet wird, wo Röntgenstrahlen oder Neutronen Atome innerhalb der Gitterstruktur streuen. Die feste Phasenbeziehung zwischen einfallenden und gestreuten Wellen ermöglicht konstruktive Interferenz, was zu unterschiedlichen Beugungsmustern führt, die wertvolle Informationen über die atomare Struktur des Materials liefern.
Der Hauptunterschied zwischen kohärenter und inkohärenter Streuung besteht in der Erhaltung der Phasenbeziehungen. Bei der kohärenten Streuung bleibt die Phasenkohärenz zwischen einfallenden und gestreuten Wellen erhalten, was konstruktive oder destruktive Interferenzmuster ermöglicht, die detaillierte Informationen über das Streumedium liefern. Im Gegensatz dazu beinhaltet die inkohärente Streuung zufällige Phasenbeziehungen zwischen gestreuten Wellen, was zu diffusen Streumustern ohne erkennbare Interferenzeffekte führt. Kohärente Streuung ist normalerweise mit regelmäßigen Strukturen wie Kristallen verbunden, während inkohärente Streuung in unregelmäßigen oder dichten Medien auftritt, in denen die Phasenkohärenz aufgrund mehrerer Streuereignisse verloren geht.
Raman-Streuung ist ein Beispiel für inkohärente Streuung. Bei der Raman-Streuung interagieren einfallende Photonen mit Molekülen, wodurch diese Energieänderungen erfahren und Photonen mit unterschiedlichen Energien emittieren. Die gestreuten Photonen sind nicht in Phase mit den einfallenden Photonen und weisen zufällige Phasenbeziehungen auf. Diese Eigenschaft macht die Raman-Streuung nützlich für die Analyse molekularer Schwingungsmoden und die Identifizierung molekularer Zusammensetzungen auf der Grundlage gestreuter Wellenlängen.
Die Compton-Diffusion ist ein weiteres Beispiel für inkohärente Diffusion. Es entsteht, wenn Photonen (normalerweise Röntgen- oder Gammastrahlen) mit freien Elektronen in Materialien interagieren, einen Teil ihrer Energie auf die Elektronen übertragen und in verschiedenen Winkeln streuen. Aufgrund der zufälligen Natur elektronischer Wechselwirkungen haben gestreute Photonen keine feste Phasenbeziehung zu einfallenden Photonen. Compton-Streuung ist für die medizinische Bildgebung, Astronomie und Materialwissenschaft von entscheidender Bedeutung, um Elektronendichten und Materialzusammensetzungen basierend auf den Energien und Winkeln gestreuter Photonen zu untersuchen.