La diffusione incoerente si riferisce alla diffusione casuale di onde o particelle in cui le relazioni di fase tra le onde disperse vengono perse. Un esempio comune di diffusione incoerente si verifica in superfici ruvide o mezzi densi dove le onde incidenti interagiscono con numerosi centri di diffusione che causano la randomizzazione di fase. Ad esempio, la luce solare diffusa dalla superficie ruvida della Luna mostra una diffusione incoerente, che porta a una riflessione diffusa e a una perdita di coerenza di fase tra le onde sparse.
La diffusione coerente, d’altra parte, coinvolge onde che mantengono una relazione di fase fissa dopo la diffusione. Un esempio è lo scattering di Bragg, osservato nei reticoli cristallini dove i raggi X o i neutroni diffondono gli atomi all’interno della struttura reticolare. La relazione di fase fissa tra onde incidenti e diffuse consente interferenze costruttive, risultanti in modelli di diffrazione distinti che forniscono preziose informazioni sulla struttura atomica del materiale.
La principale differenza tra diffusione coerente e incoerente è la conservazione delle relazioni di fase. Nello scattering coerente, viene mantenuta la coerenza di fase tra le onde incidenti e quelle diffuse, consentendo modelli di interferenza costruttivi o distruttivi che forniscono informazioni dettagliate sul mezzo di scattering. Al contrario, lo scattering incoerente implica relazioni di fase casuali tra onde sparse, portando a modelli di scattering diffusi senza effetti di interferenza distinguibili. Lo scattering coerente è solitamente associato a strutture regolari come i cristalli, mentre lo scattering incoerente si verifica in mezzi irregolari o densi dove la coerenza di fase viene persa a causa di molteplici eventi di scattering.
Lo scattering Raman è un esempio di scattering incoerente. Nello scattering Raman, i fotoni incidenti interagiscono con le molecole, facendole subire cambiamenti di energia ed emettendo fotoni con energie diverse. I fotoni dispersi non sono in fase con i fotoni incidenti e mostrano relazioni di fase casuali. Questa caratteristica rende lo scattering Raman utile per analizzare le modalità vibrazionali molecolari e identificare composizioni molecolari basate su lunghezze d’onda diffuse.
La diffusione Compton è un altro esempio di diffusione incoerente. Si verifica quando i fotoni (solitamente raggi X o raggi gamma) interagiscono con gli elettroni liberi nei materiali, trasferendo parte della loro energia agli elettroni e diffondendosi ad angoli diversi. I fotoni sparsi non mantengono una relazione di fase fissa con i fotoni incidenti a causa della natura casuale delle interazioni elettroniche. Lo scattering Compton è essenziale per l’imaging medico, l’astronomia e la scienza dei materiali per studiare la densità degli elettroni e le composizioni dei materiali in base alle energie e agli angoli dei fotoni dispersi.