Spredning, det fenomen at det når en begrenset strålebunt går gjennom materie, oppstår stråling i andre retninger samtidig som intensiteten av den opprinnelige strålen avtar. Spredning opptrer både ved bølge- og partikkelstråling og skyldes at de enkelte bølgene eller partiklene i strålen støter mot og kastes tilbake fra små hindringer.
Spredning av bølger
Ved elastisk spredning overføres det liten energi fra strålen til hindringen. Den spredte strålingen består da av bølger med nær samme bølgelengde eller partikler med nær samme energi som den innkommende stråle. Hvis partikkelenergien er vesentlig mindre eller bølgelengden vesentlig større i den spredte bølgen, kalles spredningen inelastisk. Koherent spredning er elastisk spredning hvor det er et bestemt faseforhold mellom den innkommende og den spredte bølgen. Som regel er elastisk spredning koherent. Ved koherent spredning mot hindringer i regelmessig mønster (gitter) kan det oppstå karakteristiske interferensbilder. Fenomenet betegnes da diffraksjon eller bøyning (se lys).
Sannsynligheten for spredning av bølger beskrives ved spredningsamplituden, amplituden av den spredte bølgen i en bestemt retning i forhold til amplituden av den innkommende bølgen. For spredning av partikler angis virkningstverrsnittet, som er den størrelse man må tillegge hindringen om man tenker seg den innkommende partikkelen som punktformet. Fordi all stråling både har partikkel- og bølgenatur, kan man for samme spredningsprosess angi både spredningsamplitude og virkningstverrsnitt.
Elastisk spredning av fotoner (elektromagnetisk stråling) mot fri elektroner eller elektroner hvis bindingsenergi er liten i forhold til fotonets energi, kalles Thomson-spredning. Prosessen finner særlig sted i røntgenområdet. Tilsvarende spredning av gammastråling mot atomkjerner kalles Delbrück-spredning. Compton-spredning er uelastisk spredning av røntgen- og gamma-stråling (se Compton-effekt). Ved lengre bølgelengder i det synlige og infrarøde område foregår elastisk spredning vesentlig som Rayleigh-spredning, hvor bundne elektroner settes i tvungne svingninger med samme frekvens som den innkommende strålingen. Virkningstverrsnittet for Rayleigh-spredning øker raskt med frekvensen, slik at kortbølget lys spres mer enn langbølget. Derfor vil sollys som spres i luften, og så treffer øynene våre, være dominert av kortbølget lys. Det gjør at himmelen er blå. Når Solen er nær horisonten, vil lyset som slipper gjennom luften fra Solen til oss være dominert av mer langbølget lys. Solen ser da rød ut. Resonansfluorescens er spredning av fotoner med energi som svarer til energien mellom to energinivåer i et atom eller molekyl. Den er karakterisert ved stort virkningstverrsnitt og kan i det synlige området iakttas f.eks. når en stråle av hvitt lys går gjennom et rør med natriumdamp. Dampen sprer da det karakteristiske gule lyset i alle retninger, mens strålen for øvrig ikke spres merkbart. Raman-spredning er inelastisk spredning, hvor hvert foton avgir en energimengde som svarer til eksitasjon av et atom. Av opplysninger om energi- og vinkelavhengighet ved spredning av fotoner kan det trekkes viktige slutninger om atomenes struktur.
Spredning av partikler
Spredning av ladede partikler skyldes hovedsakelig elektrostatiske krefter mellom partiklene, Coulomb-spredning. Rutherford-spredning er coulombspredning av protoner og alfapartikler mot atomkjerner.