§9.1
散射现象的一般描述
§9.1.1
散射截面
量子力学与经典力学处理散射问题的方法是很不同的。经典力学处理弹性散射问题的基础是动量与能量守恒。而在量子力学中,由于 ,动量与能量不能同时有确定值,因此不能按经典方式处理弹性散射问题。
在散射实验中,将一束入射粒子B沿 轴正向射向靶A,在A的作用下,入射粒子偏离原来的方向,向无穷远处飞去。散射问题是一个两体问题。处理两体问题的标准方法是采用质心坐标系,如同氢原子那样,将两体问题化为单体问题。如果靶粒子A的质量远大于入射粒子B的质量,以至于可忽略A的运动,近似把粒子A看作质心,这样问题就得到简化。此外假设,入射粒子束足够稀薄,以至于可以忽略入射粒子间的相互作用;靶的粒子密度足够小,可以不顾及其它粒子对入射粒子B的影响。
为了描述弹性散射过程,引入几个概念。
入射粒子流强度 :单位时间内通过垂直于
轴单位面积的粒子数。
如图9.1.1所示, 为散射粒子出射方向与入射粒子方向的夹角称为散射角。显然,散射到角
处立体角 的粒子数 必然正比于
与
。设比例系数为 ,则
。
(9.1.1)
(9.1.2)
可见 具有面积量纲,称为微分散射截面。
总散射截面 :表示一个入射粒子被散射到各个方向的总几率,它与微分散射截面的关系为
(9.1.3)