양자역학적 입자가 충돌(산란 · 반응을 포함)을 일으킬 확률을 나타내는 양. 그 충돌이 산란인 경우를 산란단면적, 반응인 경우를 반응단면적이라 한다.

이것은 볼에 핀볼의 구(球)를 맞추는 따위의 거시적 물체의 충돌이 아니라 원자 · 원자핵 · 소립자 등 양자역학이 지배하는 미시적 세계에서의 충돌이다.

이 경우 입자는 동시에 파동의 성질도 갖고 있으므로 충돌현상도 약간 복잡해진다.

충돌의 전후에 입사입자도 표적입자도 그 종류가 변하지 않는 경우를 산란이라 한다.

산란에는 운동에너지가 변하지 않는 탄성산란과, 입자의 내부들뜸〔內部勵起〕에 의해 운동 에너지의 일부를 잃는 비탄성산란이 있다.

이들 산란에 기여하는 면적이 각각 탄성산란 단면적 · 비탄성산란 단면적인데, 양자의 합을 전(全)산란단면적이라 한다.

충돌에 의해 입자의 일부가 상대방으로 옮겨가거나 파괴되는 경우를 반응이라 하고, 반응을 일으키는 단면의 면적을 반응단면적이라 한다.

실제로는 표적입자의 단면의 어떤 부분에 충돌했을 때 탄성산란 · 비탄성산란 · 반응이 함께 일정한 확률로 일어난다.

이 경우 각각의 확률까지도 포함해 각각의 단면적이 정의되어 있다.

비탄성산란이나 반응이 일어나면, 입사입자는 이미 원래 상태의 입자 그대로는 나오지 않는다.

따라서 입사입자에만 착안하면 충돌하는 동안에 흡수되어 버렸다고도 볼 수 있으므로 탄성산란 이외의 충돌단면적의 합을 흡수단면적이라고도 한다.

전산란단면적과 반응단면적의 합, 혹은 탄성산란 단면적과 흡수단면적의 합을 전(全)단면적이라 한다.

표적이 있는 미소면적 d에 입사한 입자가 [그림]과 같이 (, )방향의 미소입체각(微小立體角) d로 산란되었다고 하면, d(, )/d 를 (, )방향의 미분(微分)산란단면적이라 한다.

이에 대해 전(全)입체각에 걸쳐 적분한 것은 적분단면적이다.

원자핵이나 소립자의 충돌단면적을 측정하는 단위로는 반(barn, 1b=10^-24cm²)이 쓰인다.