پراکنش بریلوئن

پراکنش بِریلوَن، برگرفته از نام لئون بریلوین، زمانی رخ می دهد که نور در یک محیط ( مانند هوا، آب یا کریستال ) با تغییرات چگالی اپتیکی وابسته به زمان واکنش می دهد و انرژی ( فرکانس ) و مسیر آن را تغییر می دهد. تغییرات چگالی ممکن است ناشی از مدهای آکوستیکی مانند فونون ها، مدهای مغناطیسی مانند مگنون ها، یا گرادیان های دمایی باشد. همانند فیزیک کلاسیک زمانی که محیطی تغییرات ضریب شکستی اش فشرده دارد، و کسری از موج نور عبوری با این تغییرات ضریب شکست واکنش می دهد، محیط مثل یک توری پراش سه بعدی عمل کرده و نور منحرف می شود. بنابراین موج صوتی نیز هنگام انتشار نور را دچار یک شیفت دوپلری می کند و در نتیجه فرکانس آن را تغییر می دهد.
از دیدگاه کوانتومی، پراکنش بریلوَن واکنشی است بین یک موج الکترومغناطیسی و موج چگالی ( پراکنش فوتون - فونون ) ، موج اسپینی مغناطیسی ( پراکنش فوتون - مگنون ) ، یا یک شبه ذره فرکانس پایین دیگر. پراکنش غیرکشسان است:فوتون ممکن است انرژی از دست دهد ویک شبه ذره بسازد ( فرایند استوکس ) یا اینکه یک شبه ذره نابود شود و فوتون انرژی کسب کند ( فرایند ضداستوکس ) . این جابجایی در فرکانس فوتون، شیفت بریلوَن، معادل است با اندرکنش فونون یا مگنون و بنابراین پراکنش بریلوَن می تواند برای اندازه گیری انرژی های فونون یا مگنون به کار رود. شیفت بریلوَن معمولاً با استفاده از یک اسپکترومتر بریلوَن بر پایه تداخل سنج فابری پرو اندازه گیری می شود.
*در تصویر روبرو تداعی یک موج چگالی را مشاهده می کنید.
پراکنش رِیلی را نیز می توان ناشی از افت و خیز در چگالی، ترکیب و جهت گیری ملکول ها، و همچنین ضریب شکست در حجم کمی از ماده ( خصوصاً در گازها یا مایعات ) دانست. تفاوت در اینست که پراکنش ریلی فقط در افت و خیزهای حرارتی رندم و ناهمدوس رخ می دهد. درحالیکه پراکنش بریلوَن در افت و خیزهای متناوب و همبسته ( فونون ها ) دیده می شود.
پراکتدگی رامان پدیده دیگری است که شامل فرایندهای پراکنش غیرکشسان نور با ویژگی های ارتعاشی ماده است. مرتبه شیفت فرکانسی آشکار شده و همچنین نوع اطلاعات استخراج شده از نمونه، خیلی متفاوت هستند. پراکنش بریلوَن در پراکنش فوتون ها از فونون های فرکانس پایین غالب است، درحالیکه برای پراکنش رامان فوتون ها توسط اندرکنش با گذارهای ارتعاشی و چرخشی در تک ملکول ها پراکنده می شوند. بنابراین این دو تکنیک اطلاعات کاملاً متفاوتی را از نمونه بدست می دهند:اسپکتروسکوپی رامان برای تعیین ترکیب شیمیایی و ساختار ملکولی بکار می رود، درحالیکه پراکنش بریلوَن مشخصات را در یک مقیاس بزرگتر می سنجد - مانند رفتار کشسان. از نظر تجربی نیز شیفت های فرکانسی در پراکنش بریلوَن با تداخل سنج آشکارسازی می شوند، درحالیکه چیدمان رامان می تواند برپایه تداخل سنج یا اسپکترومتر پراکننده ( توری ) باشد.