Einfach- und Mehrfachstreuung

Zusammenfassung

Wie wir gesehen haben, läßt sich die Wechselwirkung einer ebenen elektromagnetischen Welle mit einem Teilchen, dessen Dimensionen größer sind als die Wellenlänge, durch die Begriffe Reflexion, Brechung und Beugung beschreiben, solange keine Absorption eintritt. Die Winkelverteilung der Strahlungsdichte ist prinzipiell berechenbar und ist keineswegs isotrop. Erst beim Zusammenwirken zahlreicher, dicht gepackter Teilchen (Kristallpulver) kann man in günstigen Fällen eine angenähert isotrope Winkelverteilung beobachten (Lambertsches Cosinusgesetz), die als „diffuse Reflexion“ bezeichnet wurde. Wird die Dimension eines Teilchens mit der Wellenlänge vergleichbar oder gar kleiner als λ, so kann man die Intensitätsanteile von Reflexion, Brechung und Beugung nicht mehr voneinander trennen, man spricht dann von Streuung. Auch die Winkelverteilung der Strahlungsdichte bei der Streuung an einem einzelnen Teilchen ist keineswegs isotrop, sie hängt von Größe, Gestalt und Polarisierbarkeit des Teilchens und von der Beobachtungsrichtung ab. Diese sog. Einfachstreuung entspricht also der Reflexion, Beugung und Brechung eines Strahlenbündels an einem einzelnen Teilchen, dessen Dimensionen sehr viel größer sind als λ. Da man in diesem Fall kein einzelnes Teilchen untersuchen kann, sondern stets eine große Zahl von Teilchen (Gase, Aerosole, Kolloidteilchen in Lösung) vor sich hat, muß man die Voraussetzung machen, daß zwischen den Phasen der von den einzelnen Teilchen gestreuten Wellen keine feste Beziehung besteht, so daß auch keine Interferenzen auftreten können. Dies ist dann der Fall, wenn es sich um völlig ungeordnete, nicht lokalisierte Teilchen handelt, die genügend weit voneinander entfernt sind. Man kann abschätzen, daß ein mittlerer gegenseitiger Abstand vom doppelten Durchmesser der Teilchen bereits genügt, damit sie unabhängig voneinander streuen⁶⁸.