Quais são as características principais do espalhamento Rayleigh quanto à elasticidade, coerência, dependência com a energia do fóton e com o número atômico?

É um espalhamento elástico e coerente, favorecido por fótons de baixa energia e por elétrons fortemente ligados; a seção de choque cresce com o número atômico (\( \sigma_{Rayleigh}\propto Z^2 \)) e o espalhamento é predominantemente para a frente.

Explicação:
No espalhamento Rayleigh a amplitude das contribuições dos elétrons soma de forma coerente, de modo que o átomo inteiro participa e o fóton praticamente não perde energia (processo elástico).
Esse mecanismo é mais provável quando os fótons têm energia baixa relativa às ligações eletrônicas (elétrons fortemente ligados), diferindo do espalhamento incoerente, onde há transferência de energia ao elétron.
A dependência com o número atômico surge porque as amplitudes somadas levam a uma seção eficaz que cresce aproximadamente como \( \sigma_{R}\propto Z^{2} \).

Exemplo:
Compare dois alvos, carbono (Z=6) e chumbo (Z=82). A razão aproximada das seções de Rayleigh é
\( \dfrac{\sigma_{Pb}}{\sigma_{C}}\approx\left(\dfrac{82}{6}\right)^{2}\approx(13{,}67)^{2}\approx 187 \).
Isto ilustra que, sob mesmas condições de fótons de baixa energia, materiais de maior Z apresentam espalhamento Rayleigh muito mais intenso.