Фактор Дебая — Валлера (или Дебая — Уоллера) — безразмерная величина, характеризующая влияние тепловых колебаний кристаллической решётки на процессы упругого рассеяния или испускания (без отдачи) излучения в кристалле. Величина была введена голландским физиком Петером Дебаем в 1913 году применительно к задаче о дифракции рентгеновских лучей в кристалле, десять лет спустя она была уточнена шведским физиком Иваром Валлером^[en]. Фактор Дебая — Валлера используется для описания температурной зависимости вероятности ряда процессов: упругого когерентного рассеяния рентгеновских лучей, гамма-квантов и нейтронов, а также резонансного поглощения и испускания гамма-квантов в кристаллах (эффект Мёссбауэра). В некогерентном случае аналогичная величина называется фактором Лэмба — Мёссбауэра^[en].

Наличие колебаний решётки приводит к уменьшению интенсивности рассеяния, которое описывается следующим образом:

,

где — интенсивность рассеяния в случае жёсткой решётки. Экспоненциальный множитель называется фактором Дебая — Валлера и в общем случае определяется усреднённым по всем колебательным (фононным) состояниям матричным элементом величины , где — импульс, передаваемый кристаллу (разность между начальным и конечным импульсами рассеиваемой частицы), — смещение соответствующего атома из положения равновесия, — постоянная Планка.

В классическом случае рассеяния рентгеновских лучей показатель экспоненты можно вычислить как , где — вектор рассеяния (разность волновых векторов начального и рассеянного излучения), угловые скобки означают усреднение. Для одноатомного кубического кристалла (изотропная среда) . Используя далее модель Дебая твёрдого тела, можно получить приблизительные выражения для фактора как функции температуры:

при

и

при .

Здесь — температура Дебая, — масса атомов, составляющих кристалл, — постоянная Больцмана.

Литература

• Debye P. Interferenz von Röntgenstrahlen und Wärmebewegung // 10.1002/andp.19133480105 Русский перевод: Дебай П. Интерференция рентгеновских лучей и тепловое движение // Дебай П. Избранные труды. Статьи 1909—1965. — Л.: Наука, 1987. — С. 7-46.
• Waller I. Zur Frage der Einwirkung der Wärmebewegung auf die Interferenz von Röntgenstrahlen // 10.1007/BF01328696
• Мейерович А. Э. Дебая — Уоллера фактор // Физическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 574.
• Займан Дж. Принципы теории твёрдого тела. — М.: Мир, 1966.
• Вонсовский С. В., Кацнельсон М. И. Квантовая физика твёрдого тела. — М.: Наука, 1983.