Processi del secondo ordine

Riassunto

Nel Cap. 11 abbiamo visto come si possa descrivere quantisticamente l’interazione fra campo di radiazione e sistemi materiali. Per questo abbiamo fatto ricorso a un opportuna struttura teorica, nota sotto il nome di Elettrodinamica Quantistica, che ci ha permesso, mediante uno sviluppo all’ordine perturbativo più basso, di ottenere un certo numero di risultati riguardo ai processi più elementari che si verificano nell’interazione fra radiazione e sistemi atomici, ovvero i processi di assorbimento e di emissione (spontanea e stimolata) di fotoni. L’Elettrodinamica Quantistica ha però un campo di applicazione molto più vasto. Lo scopo di questo capitolo è quello di dedurne ulteriori conseguenze che si ottengono estendendo la teoria al secondo ordine perturbativo. Queste conseguenze riguardano l’interazione della radiazione con elettroni, liberi o legati, sia non relativistici che relativistici. In particolare andremo ad analizzare i processi di diffusione su elettroni liberi non relativistici (effetto Thomson), su elettroni legati non relativistici (effetti Rayleigh e Raman) e su elettroni liberi relativistici (effetto Compton). Lo studio di quest’ultimo effetto ci condurrà a dedurne le proprietà relativamente alla sezione d’urto (equazione di Klein-Nishina) e alla polarizzazione della radiazione emessa e ci permetterà di sviluppare alcune considerazioni nei riguardi degli scambi di energia fra fotoni ed elettroni relativistici che sono alla base dell’effetto Compton inverso. Gli argomenti trattati in questo capitolo costituiscono un valido complemento di quelli che abbiamo già sviluppato nel Cap. 3 basandoci esclusivamente sull’Elettrodinamica Classica (non quantistica).