อ่าน 2 นาที
การกระเจิงย้อนกลับ
ใน ทางฟิสิกส์ การ กระเจิง ย้อนกลับ (หรือ backscattering ) คือ การสะท้อน ของ คลื่น อนุภาคหรือ สัญญาณ กลับไปยังทิศทางที่มันมาจาก โดยปกติแล้วจะเป็นการ สะท้อนแบบกระจาย เนื่องจาก...
การกระเจิงย้อนกลับ

ในทางฟิสิกส์ การ กระเจิงย้อนกลับ (หรือbackscattering ) คือการสะท้อนของคลื่นอนุภาคหรือสัญญาณกลับไปยังทิศทางที่มันมาจาก โดยปกติแล้วจะเป็นการสะท้อนแบบกระจายเนื่องจากการกระเจิงซึ่งแตกต่างจากการสะท้อนแบบกระจกเงาแม้ว่าการกระเจิงย้อนกลับแบบกระจกเงาอาจเกิดขึ้นได้เมื่อตกกระทบตั้งฉากกับพื้นผิว การกระเจิงย้อนกลับมีประโยชน์อย่างมากในด้านดาราศาสตร์การถ่ายภาพและการตรวจอัลตราซาวนด์ทางการแพทย์ผลตรงกันข้ามคือการกระเจิงไปข้างหน้าเช่น เมื่อ วัสดุ โปร่งแสงอย่างเช่นเมฆกระจายแสงแดดทำให้เกิดแสงที่นุ่มนวล
การกระเจิงย้อนกลับของคลื่นในพื้นที่ทางกายภาพ
การกระเจิงย้อนกลับสามารถเกิดขึ้นได้ในสถานการณ์ทางกายภาพที่แตกต่างกัน โดยที่คลื่นหรืออนุภาคที่เข้ามาจะถูกเบี่ยงเบนจากทิศทางเดิมด้วยกลไกต่างๆ:
- การสะท้อนแบบกระจายจากอนุภาคขนาดใหญ่และการกระเจิงแบบมี (Mie scattering ) ทำให้เกิดแสงอัลเพงโกลว์ (alpenglow)และเกเกนไชน์ (gegenschein ) และปรากฏให้เห็นในเรดาร์ตรวจอากาศ
- การชนแบบไม่ยืดหยุ่นระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและตัวกลางส่งผ่าน ( การกระเจิงแบบบริลลูอินและการกระเจิงแบบรามาน ) ซึ่งมีความสำคัญในใยแก้วนำแสง ดูรายละเอียดด้านล่าง
- การชนแบบยืดหยุ่นระหว่างไอออนที่เร่งความเร็วกับตัวอย่าง ( การกระเจิงย้อนกลับของรัทเทอร์ฟอร์ด )
- การเลี้ยวเบนแบบแบร็กจากผลึก ใช้ในการทดลองการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่น ( การกระเจิงย้อนกลับ ของนิวตรอนสเปกโทรสโกปีการกระเจิงย้อนกลับของรังสีเอกซ์ )
- การกระเจิงแบบคอมป์ตันใช้ในการถ่ายภาพเอกซเรย์แบบกระเจิงย้อนกลับ
- การกระเจิงย้อนกลับแบบกระตุ้นซึ่งพบได้ในทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้นและอธิบายได้ด้วยกลุ่มคำตอบของสมการสามคลื่น
บางครั้ง การกระเจิงจะเป็นแบบไอโซโทรปิกมากหรือน้อย กล่าวคือ อนุภาคที่เข้ามาจะกระเจิงแบบสุ่มไปในทิศทางต่างๆ โดยไม่มีความชอบที่จะกระเจิงไปข้างหลังเป็นพิเศษ ในกรณีเหล่านี้ คำว่า "การกระเจิงกลับ" หมายถึงตำแหน่งของเครื่องตรวจจับที่ถูกเลือกด้วยเหตุผลทางปฏิบัติบางประการเท่านั้น
- ในการถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์ การกระเจิงย้อนกลับหมายถึงสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการถ่ายภาพแบบส่งผ่าน
- ในการวิเคราะห์สเปกตรัมของนิวตรอนหรือรังสีเอกซ์แบบไม่ยืดหยุ่น จะเลือกใช้เรขาคณิตแบบกระเจิงย้อนกลับ เนื่องจากให้ความละเอียดด้านพลังงานที่ดีที่สุด
- ในทางดาราศาสตร์แสงที่กระเจิงกลับคือแสงที่สะท้อนโดยมีมุมเฟสน้อยกว่า 90°
ในบางกรณี ความเข้มของการกระเจิงจะเพิ่มขึ้นในทิศทางย้อนกลับ ซึ่งอาจมีสาเหตุหลายประการ:
- ในปรากฏการณ์ แสงสีทอง ยามรุ่งอรุณ (alpenglow ) แสงสีแดงจะเด่นกว่า เนื่องจากส่วนสีน้ำเงินของสเปกตรัมถูกลดทอนลงด้วยการกระเจิงแบบเรย์ลี (Rayleigh scattering )
- ในกรณีgegenscheinการรบกวนเชิงสร้างสรรค์อาจมีบทบาท
- การกระเจิงย้อนกลับแบบสอดคล้องกันนั้นพบได้ในตัวกลางแบบสุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแสงที่มองเห็นได้ มักพบในสารแขวนลอยเช่น นม เนื่องจากการรวมตัวที่อ่อนแอจึงสังเกตเห็นการกระเจิงหลายครั้งที่เพิ่มขึ้นในทิศทางย้อนกลับ
- ระบบ พิกัด Back Scattering Alignment (BSA) มักใช้ในงานเรดาร์
- ระบบ พิกัด การจัดเรียงการกระเจิงไปข้างหน้า (FSA) ส่วนใหญ่ใช้ในงานด้านทัศนศาสตร์
คุณสมบัติการกระเจิงย้อนกลับของเป้าหมายนั้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น และอาจขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันด้วย ดังนั้น ระบบเซนเซอร์ที่ใช้ความยาวคลื่นหรือโพลาไรเซชันหลายแบบจึงสามารถนำมาใช้เพื่ออนุมานข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของเป้าหมายได้
เรดาร์ โดยเฉพาะเรดาร์ตรวจอากาศ
การกระเจิงย้อนกลับเป็นหลักการพื้นฐานของ ระบบ เรดาร์ในเรดาร์ตรวจอากาศการกระเจิงย้อนกลับจะเป็นสัดส่วนกับกำลังที่ 6 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเป้าหมายคูณด้วยคุณสมบัติการสะท้อนแสงโดยธรรมชาติของเป้าหมายนั้น โดยมีเงื่อนไขว่าความยาวคลื่นต้องมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาค ( การกระเจิงแบบเรย์ลี ) น้ำสะท้อนแสงได้มากกว่าน้ำแข็งเกือบ 4 เท่า แต่หยดน้ำมีขนาดเล็กกว่าเกล็ดหิมะหรือลูกเห็บมาก ดังนั้นการกระเจิงย้อนกลับจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยทั้งสองนี้ การกระเจิงย้อนกลับที่แรงที่สุดมาจากลูกเห็บและก้อนน้ำแข็ง ขนาดใหญ่ ( น้ำแข็งแข็ง ) เนื่องจากขนาดของมัน แต่ผลกระทบที่ไม่ใช่แบบเรย์ลี ( การกระเจิงแบบมี ) อาจทำให้การตีความสับสน การสะท้อนกลับที่แรงอีกอย่างหนึ่งมาจากหิมะ ที่ละลายหรือ ลูกเห็บเปียกเนื่องจากขนาดและคุณสมบัติการสะท้อนแสงของน้ำรวมกัน มักจะแสดงให้เห็นอัตรา การตก ของฝน ที่สูง กว่าความเป็นจริงมากในสิ่งที่เรียกว่าแถบสว่างฝนมีการสะท้อนกลับในระดับปานกลาง โดยจะแรงกว่าเมื่อมีหยดน้ำขนาดใหญ่ (เช่น จากพายุฝนฟ้าคะนอง ) และอ่อนกว่ามากเมื่อมีหยดน้ำ ขนาดเล็ก (เช่นหมอกหรือฝนปรอย ) หิมะมีการสะท้อนกลับค่อนข้างอ่อน เรดาร์ตรวจอากาศแบบโพลาไรเซชันคู่จะวัดการสะท้อนกลับที่โพลาไรเซชันแนวนอนและแนวตั้งเพื่ออนุมานข้อมูลรูปร่างจากอัตราส่วนของสัญญาณแนวตั้งและแนวนอน
ในท่อนำคลื่น
วิธีการกระเจิงย้อนกลับยังถูกนำมาใช้ใน งาน ด้านใยแก้วนำแสงเพื่อตรวจจับความผิดปกติทางแสง แสงที่แพร่ผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำ แสงจะ ค่อยๆ ลดทอนลงเนื่องจาก การกระเจิงแบบเรย์ลี ดังนั้นจึงสามารถตรวจจับความผิด ปกติได้โดยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของส่วนหนึ่งของแสงที่กระเจิงย้อนกลับแบบเรย์ลี เนื่องจากแสงที่กระเจิงย้อนกลับจะลดทอนลง แบบเอกซ์โพเนนเชียล เมื่อเดินทางไปตามสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ลักษณะการลดทอนจึงแสดงในกราฟมาตราส่วนลอการิทึมหากความชันของกราฟสูง แสดงว่ามีการสูญเสียพลังงานสูง หากความชันต่ำ แสดงว่าใยแก้วนำแสงมีลักษณะการสูญเสียที่น่าพอใจ
การวัดการสูญเสียด้วยวิธีการกระเจิงย้อนกลับช่วยให้สามารถวัดสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ปลายด้านหนึ่งได้โดยไม่ต้องตัดใยแก้วนำแสง ดังนั้นจึงสามารถนำไปใช้ได้อย่างสะดวกในการก่อสร้างและบำรุงรักษาใยแก้วนำแสง
ในการถ่ายภาพ

คำว่า backscatter ในการถ่ายภาพ หมายถึงแสงจากแฟลช สโตรบหรือไฟวิดีโอที่สะท้อนกลับจากอนุภาคในขอบเขตการมองเห็นของเลนส์ ทำให้เกิดจุดแสงปรากฏในภาพถ่าย ซึ่งบางครั้งเรียกว่าorb artifactsการสะท้อนกลับของแสงในการถ่ายภาพอาจเกิดจากเกล็ดหิมะ ฝน หมอก หรือฝุ่นละอองในอากาศ เนื่องจากข้อจำกัดด้านขนาดของกล้องคอมแพคและอัลตร้าคอมแพคสมัยใหม่ โดยเฉพาะกล้องดิจิทัล ระยะห่างระหว่างเลนส์และแฟลชในตัวจึงลดลง ทำให้มุมการสะท้อน แสง ไปยังเลนส์ลดลง และเพิ่มโอกาสที่แสงจะสะท้อนจากอนุภาคที่ปกติมองไม่เห็น ดังนั้น orb artifact จึงพบได้ทั่วไปในภาพถ่ายขนาดเล็กจากกล้องดิจิทัลหรือกล้องฟิล์ม[ 1 ] [ 2 ]
ดูเพิ่มเติม
- การกระจายกลับ (อีเมล)
- รังสีเอกซ์แบบสะท้อนกลับ (ในการใช้งานด้านการตรวจสอบความปลอดภัย เช่น ที่สนามบิน)
- การกระเจิงไปข้างหน้า
- การกระเจิง
- การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนแบบกระเจิงกลับ
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การกระเจิงย้อนกลับ
ใน ทางฟิสิกส์ การ กระเจิง ย้อนกลับ (หรือ backscattering ) คือ การสะท้อน ของ คลื่น อนุภาคหรือ สัญญาณ กลับไปยังทิศทางที่มันมาจาก โดยปกติแล้วจะเป็นการ สะท้อนแบบกระจาย เนื่องจาก...
การกระเจิงย้อนกลับของคลื่นในพื้นที่ทางกายภาพ
การกระเจิงย้อนกลับสามารถเกิดขึ้นได้ในสถานการณ์ทางกายภาพที่แตกต่างกัน โดยที่คลื่นหรืออนุภาคที่เข้ามาจะถูกเบี่ยงเบนจากทิศทางเดิมด้วยกลไกต่างๆ:
เรดาร์ โดยเฉพาะเรดาร์ตรวจอากาศ
การกระเจิงย้อนกลับเป็นหลักการพื้นฐานของ ระบบ เรดาร์ ใน เรดาร์ตรวจอากาศ การกระเจิงย้อนกลับจะเป็นสัดส่วนกับกำลังที่ 6 ของเส้นผ่านศูนย์กลางของเป้าหมายคูณด้วยคุณสมบัติการสะท้อนแสงโดยธรรมชาติของเป้าหมายนั้น...
ในท่อนำคลื่น
วิธีการกระเจิงย้อนกลับยังถูกนำมาใช้ใน งาน ด้านใยแก้วนำแสง เพื่อตรวจจับความผิดปกติทางแสง แสงที่แพร่ผ่าน สายเคเบิลใยแก้ว นำ แสงจะ ค่อยๆ ลดทอนลงเนื่องจาก การกระเจิงแบบเรย์ลี ดังนั้นจึงสามารถตรวจจับความผิด ปกติ...