Wat is elastische verstrooiing?
Elastische verstrooiing treedt op wanneer twee of meer deeltjes botsen zonder verlies van energie. Dit betekent dat hoewel de richtingen van de deeltjes kunnen veranderen, de totale kinetische energie van het systeem, of bewegingsenergie, altijd wordt behouden. De term elastische verstrooiing wordt typisch gebruikt in de deeltjesfysica, wat de studie van microscopische deeltjes is, maar een elastische botsing kan ook plaatsvinden tussen macroscopische objecten. Een inelastische botsing treedt op wanneer tijdens de botsing energie verloren gaat.
De term elastische verstrooiing komt van de verstrooitheorie, een verzameling regels en vergelijkingen die beschrijven hoe deeltjes en golven op elkaar inwerken. In de macroscopische wereld, wanneer twee objecten botsen, gebeurt dit meestal door een fysieke botsing. In de deeltjesfysica kunnen de objecten echter botsen door andere krachten, waaronder elektromagnetische botsingen. Een elastische botsing kan optreden tussen alle objecten en bij elk type botsing.
Elastische verstrooiing is erg belangrijk in de deeltjesfysica. Wanneer elektronen botsen met andere deeltjes, bijvoorbeeld, is de botsing elastisch omdat er geen energie verloren gaat. Dit staat bekend als Rutherford-verstrooiing en is een fenomeen dat leidde tot de ontdekking van de structuur van het atoom.
In de macroscopische of fysieke wereld is het uitzonderlijk onwaarschijnlijk dat zich een echte elastische botsing voordoet tussen twee grote objecten. Dit komt door de omringende krachten en de trillingen die optreden in grote objecten. Er zijn echter enkele situaties waarin een botsing als elastisch kan worden benaderd. Dit is handig omdat hiermee de voorspelde snelheid en richting van twee objecten na een botsing kunnen worden geschat met behulp van eenvoudigere methoden.
Een gebruikelijk voorbeeld van elastische verstrooiing in de fysieke wereld is de botsing van twee biljartballen. Hoewel bij deze botsing een kleine hoeveelheid energie verloren gaat door wrijving, is deze klein genoeg om te verwaarlozen. Wanneer twee biljartballen botsen, wint de tweede bal bijna exact de hoeveelheid energie die de eerste bal verliest, zodat de totale kinetische energie van het systeem behouden blijft.
Inelastische verstrooiing treedt op wanneer de totale energie van de twee of meer botsende objecten niet wordt behouden. Bij botsingen tussen echte objecten komen inelastische botsingen veel vaker voor. Dit komt vooral door de extra trillingen die optreden wanneer een groot object op een ander botst, omdat deze trillingen energie opnemen die zou zijn gebruikt voor beweging. Momentum wordt echter altijd behouden in zowel elastische als inelastische botsingen.