تبعثر

وهي حالة تكون فيها طاقة ${\displaystyle E=h\nu }$ (حيث h ثابت بلانك) و ${\displaystyle \nu }$ تردد الفوتون الساقط على أحد الذرات صغيرة، أي أن تكون طاقة الفوتون أقل من أن تحدث إثارة في الذرة. في تلك الحالة لا تتغير طاقة الشعاع الساقط؛ ويتشتت بنفس طاقته ${\displaystyle E=h\nu }$ ، (في الصور المجاورة تسمى hf).

وأما في حالة أن تكون طول موجة الفوتون الساقط مساوية تقريباً لـ نصف قطر بور للذرة فيسمى ذلك تشتت رايلي . ومن خصائصه أن مقطع التصادم σ يتغير بشدة بتغير التردد الفوتون الساقط ويتزايد مع ν⁴ .

(نلاحظ أننا نتكلم حينا عن تردد الفوتون وحينا آخر عن طول موجة الفوتون، ولكنهما مرتبطان ببعضهما البعض بالعلاقة: طول الموجة * التردد = سرعة الضوء).

يوصف التشتت الغير مرن أحيانا بأنه تشتت رامان - نسبة إلى عالم الفيزياء الذي اكتشفه - ويحدث التشتت الغير مرن عندما تزيد طاقة ${\displaystyle E=h\nu }$ الفوتون الساقط عن الفرق بين مستويين للطاقة الكمومية في الذرة، بحيث ترتفع طاقة أحد إلكترونات الذرة بمقدار ${\displaystyle \Delta E}$. عندئذ تصبح طاقة الفوتون المتشتت من الذرة ${\displaystyle h\nu -\Delta E}$.

عندما تعادل طاقة الفوتون الساقط على الذرة الفرق بالتمام ${\displaystyle \Delta E}$, بين مستويين للطاقة في الذرة فإن الذرة تمتص الفوتون على التو. فإذا تبع ذلك إصدار لفوتون بنفس التردد يسمى ذلك التعامل (تفاعل) امتصاص رنيني. وتختلف تلك العملية عن ما يحدث في حالة التشتت المرن في أن الفوتونين (الفوتون الساقط والفوتون الصادر) يكونان منزاحين الطور.

إما إذا عادت الذرة من الحالة المثارة إلى حالة الابتدائية بعد فترة زمنية قصيرة فيسمى هذا النوع من التفاعل اصدار تلقائي. وإذا عادت الحالة المثارة للذرة على فترات بحيث تعبر عدة مستويات للطاقة وفي كل مرة تصدر فوتونا صغير الطاقة، فإن ذلك يسمى فلورية. وعندما يستغرق ذلك مدة طويلة (ساعة أو أكثر) فيسمى ذلك التآثر بين الفوتون والذرة فسفورية.

يسمى تأثير كومبتون تلك العملية التي تؤدي إلى اكتساب الذرة طاقة عالية من الفوتون بحيث تتأين وتطلق إلكترونا وفوتونا ذا طاقة أقل.

وهي عملية امتصاص يكتسب خلالها أحد إلكترونات الذرة الطاقة الكاملة من الفوتون الساقط، وتسمى التأثير الكهروضوئي الذي اكتشفة ألبرت أينشتاين. ومن شروط حدوثه أن يكون الإلكترون مرتبطا بالذرة ارتباطا وثيقا، ولذلك يتميز حدوث التأثير الكهرضوئي مع إلكترونات المدار K في الذرات الثقيلة.

يتميز الانبعاث المحفز بذرة مثارة تتفاعل مع فوتون ساقط عليها ذو طاقة مناسبة لها، فيحفزها على إصدار فوتون ثاني ويكون الفوتنين (الساقط والمحفز) في نفس الطور والاتجاه.

• هذا هو أساس عمل الليزر.
• ملحوظة: لا تتعامل (تتفاعل) الذرات مع الضوء فقط وإنما أيضا عن طريق الاصطدام مع جسيمات أولية أخرى، مثل الإلكترونات أو ذرات أخرى وتكتسب خلالها طاقة كمومية أو تصدرها (أنظر تجربة فرانك-هرتز).