La diffusion incohérente fait référence à la diffusion aléatoire des ondes ou des particules où les relations de phase entre les ondes diffusées sont perdues. Un exemple courant de diffusion incohérente se produit dans des surfaces rugueuses ou des milieux denses où les ondes incidents interagissent avec de nombreux centres de diffusion qui provoquent la randomisation de phase. Par exemple, la lumière du soleil dispersée par la surface rugueuse de la lune présente une diffusion incohérente, entraînant une réflexion diffuse et une perte de cohérence de phase parmi les ondes dispersées.
La diffusion cohérente, en revanche, implique des vagues qui maintiennent une relation de phase fixe après la diffusion. Un exemple est la diffusion de Bragg, observée dans des réseaux cristallins où les rayons X ou les neutrons dispersent les atomes dans la structure du réseau. La relation de phase fixe entre les ondes incidents et diffusées permet une interférence constructive, résultant en des modèles de diffraction distincts qui fournissent des informations précieuses sur la structure atomique du matériau.
La principale différence entre la diffusion cohérente et incohérente réside dans la préservation des relations de phase. Dans la diffusion cohérente, la cohérence de phase entre les ondes incidents et dispersées est maintenue, permettant des modèles d’interférence constructifs ou destructeurs qui fournissent des informations détaillées sur le milieu de diffusion. En revanche, la diffusion incohérente implique des relations de phase aléatoires entre les ondes diffusées, conduisant à des modèles de diffusion diffus sans effets d’interférence discernables. La diffusion cohérente est généralement associée à des structures régulières comme les cristaux, tandis que la diffusion incohérente se produit dans des milieux irréguliers ou denses où la cohérence de phase est perdue en raison d’événements de diffusion multiple.
La diffusion Raman est un exemple de diffusion incohérente. Dans la diffusion Raman, les photons incidents interagissent avec les molécules, ce qui les a fait subir des changements d’énergie et émettre des photons avec différentes énergies. Les photons dispersés ne sont pas en phase avec les photons incidents et présentent des relations de phase aléatoire. Cette caractéristique rend la diffusion Raman utile pour analyser les modes vibrationnels moléculaires et identifier les compositions moléculaires basées sur les longueurs d’onde diffusées.
La diffusion Compton est un autre exemple de diffusion incohérente. Il se produit lorsque les photons (généralement les rayons X ou les rayons gamma) interagissent avec les électrons libres dans les matériaux, transférant une partie de leur énergie aux électrons et diffusant à différents angles. Les photons dispersés ne maintiennent pas une relation de phase fixe avec les photons incidents en raison de la nature aléatoire des interactions électroniques. La diffusion de Compton est essentielle à l’imagerie médicale, à l’astronomie et à la science des matériaux pour étudier les densités d’électrons et les compositions de matériaux basées sur les énergies et angles de photons dispersés.