Serakan

Serakan merupakan proses fizik am yang mana sesetengah bentuk sinaran seperti cahaya, bunyi, atau zarah bergerak, dipaksa untuk menyimpang dari trajektori yang lurus oleh satu atau lebih ketakseragaman yang tersetempat di dalam bahantara yang dilaluinya. Lazimnya, ini turut memaksudkan penyimpangan sinaran yang dipantulkan dari sudut menurut hukum pantulan. Pantulan yang terserak sering dipanggil pantulan resap manakala yang tak terserak dipanggil pantulan spekular (seakan cermin).

Terdapat pelbagai jenis bahan ketakseragaman yang boleh menyebabkan serakan, iaitu penyerak atau pusat serakan, antaranya ialah zarah, gelembung, titisan, naik turun ketumpatan bendalir, hablur halus dalam pepejal polihabluran, kecacatan dalam pepejal monohabluran kekasaran permukaan, sel dalam organisme, dan gentian tekstil dalam pakaian. Kesan daripada ciri-ciri sebegini dalam trajektori hampir setiap jenis gelombang rambatan atau zarah bergerak boleh diterangkan dalam kerangka teori serakan.

Antara bidang-bidang yang mana serakan dan teori serakan adalah penting ialah pengesanan radar, ultrabunyi perubatan, pemeriksaan wafer semikonduktor, pengawasan proses pempolimeran, perjubinan akustik, komunikasi ruang bebas, dan imejan janaan komputer.

Serakan tunggal dan berganda

Sinaran yang diserakkan oleh satu penyerak sahaja dipanggil serakan tunggal, tetapi selalunya penyerak-penyerak wujud secara berkelompok, maka sinaran ini boleh diserakkan banyak kali, iaitu serakan berganda. Perbezaan utama antara kesan serakan tunggal dan berganda ialah, serakan tunggal biasanya boleh dianggap sebagai fenomena yang rawak, sementara serakan berganda pula lebih berketentuan pada kebiasaannya. Oleh sebab tidak jelas di mana letaknya sesuatu penyerak berbanding trajektori sinaran, maka hasil yang amat bergantung pada trajektori mendatang yang setepatnya kelihatan rawak kepada pemerhati. Satu contoh serakan tunggal ialah sebutir elektron yang dilepaskan ke arah nukleus atom, yang mana tidak diketahuinya kedudukan tepat atom tersebut berbanding dengan laluan elektron dan oleh itu sukar disukar, maka arah sebenar elektron itu selepas berlanggar pun tidak dipastikan, lebih-lebih lagi sifat mekanik kuantum turut merawakkan interaksi ini. Oleh itu, serakan tunggal sering diperikan oleh taburan kebarangkalian.

Bagi serakan berganda, kerawakan interaksi ini sering dirata-ratakan oleh jumlah kejadian serakan yang besar, oleh itu laluan akhir sinaran itu kelihatan sebagai taburan keamatan yang berketentuan. Contohnya, sebatang alur cahaya melalui kabus yang tebal. Serakan berganda amat serupa dengan resapan, maka istilah serakan berganda dan resapan sering disamakan dalam konteks-konteks tertentu. Oleh yang demikian, unsur-unsur optik yang direka untuk menghasilkan serakan berganda dikenali sebagai peresap. Serakan balik koheren, iaitu peneguhan serakan balik yang berlaku apabila sinaran koheren diserakkan banyak kali oleh bahantara yang rawak, biasanya disebabkan oleh penyetempatan lemah.

Walau bagaimanapun, bukan semua serakan tunggal adalah rawak. Sebagai contoh, alur laser yang dikawal dengan baik boleh diletakkan dengan tepat untuk menyerakkan zarah halus dengan hasil yang tentu. Situasi sebegini turut terdapat dalam serakan radar, yang mana sasarannya merupakan objek besar seperti manusia atau pesawat.

Begitu juga, serakan berganda adakalanya mendapat hasil yang agak rawak, terutama sekal dengan sinaran koheren. Turun naik yang rawak dalam keamatan sinaran koheren yang banyak kali terserak dipanggil bintik. Bintik juga berlaku jika satu gelombang koheren diserakkan oleh penyerak-penyerak yang berbeza. Jarang berlakunya serakan berganda yang hanya melibatkan sebilangan kecil interaksi yang mana kerawakannya tidak dirata-ratakan sepenuhnya. Sistem-sistem ini dianggap sebagai yang paling sukar untuk dimodelkan dengan tepat.