彈性散射03

1、233第九章第九章勢散射理論勢散射理論9.1一般描述一般描述1散射散射(碰撞碰撞)實驗的意義及分類實驗的意義及分類散射散射(碰撞碰撞)實驗是指具有一定動量的入射粒子束流，射向處于實驗是指具有一定動量的入射粒子束流，射向處于氣、液、固體形態(tài)的靶粒子上，和靶粒子相互作用氣、液、固體形態(tài)的靶粒子上，和靶粒子相互作用(電弱作用或強弱作用或強作用作用)之后，入射粒子、靶粒子或新生出的粒子由相互作用的局限區(qū)之后，入射粒子、靶粒子或新生出的粒子由相互

2、作用的局限區(qū)域散射飛出。除入射粒子的流強和能量之外，散射實驗主要測量出域散射飛出。除入射粒子的流強和能量之外，散射實驗主要測量出射粒子的種類、能量、角分布射粒子的種類、能量、角分布(微分截面微分截面)、極化狀態(tài)、角關(guān)聯(lián)等、極化狀態(tài)、角關(guān)聯(lián)等等。在實驗和理論計算中，可以近似認為入射粒子束流是單色平面等。在實驗和理論計算中，可以近似認為入射粒子束流是單色平面波而(不一定和入射粒子同類的不一定和入射粒子同類的)出射粒子束流是出射粒子束流是(漸

3、近自由的漸近自由的)出射出射球面波，入射粒子和靶粒子的相互作用導(dǎo)致入射和出射粒子不同狀球面波，入射粒子和靶粒子的相互作用導(dǎo)致入射和出射粒子不同狀態(tài)之間的躍遷。各種類型的躍遷可以在設(shè)定相互作用之后由散射理態(tài)之間的躍遷。各種類型的躍遷可以在設(shè)定相互作用之后由散射理論來計算。理論計算的結(jié)果可以直接經(jīng)受實驗的檢驗，因此散射論來計算。理論計算的結(jié)果可以直接經(jīng)受實驗的檢驗，因此散射(碰撞)實驗在對微觀粒子相互作用以及它們內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究中處于一種實驗

4、在對微觀粒子相互作用以及它們內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究中處于一種特殊的地位，它們是原子物理、核物理的重要研究手段，是粒子物特殊的地位，它們是原子物理、核物理的重要研究手段，是粒子物理幾乎唯一的研究手段。理幾乎唯一的研究手段。散射散射(碰撞碰撞)過程可以區(qū)分為以下三大種類：過程可以區(qū)分為以下三大種類：彈性散射過程彈性散射過程ABAB???非彈性散射過程非彈性散射過程(——粒子粒子的某種的某種ABAB???AA內(nèi)部激發(fā)態(tài)內(nèi)部激發(fā)態(tài))碰撞反應(yīng)過程碰撞反應(yīng)

5、過程（┄）┄）ABCD???▲“彈性散射”“彈性散射”過程中，不存在粒子種類的改變，而且不發(fā)生機械過程中，不存在粒子種類的改變，而且不發(fā)生機械2352基本描述方法基本描述方法——微分散射截面微分散射截面設(shè)入射粒子束的流密度為設(shè)入射粒子束的流密度為，其量綱為，其量綱為，在散射區(qū)域，在散射區(qū)域0j21()???不不不經(jīng)受和靶粒子的相互作用之后，朝經(jīng)受和靶粒子的相互作用之后，朝方向散射出去。設(shè)方向散射出去。設(shè)()??()J???單位時間內(nèi)沿單

6、位時間內(nèi)沿方向單位立體角散射出去的粒子數(shù)目，其量綱為方向單位立體角散射出去的粒子數(shù)目，其量綱為()??。于是，定義沿。于是，定義沿方向散射的微分散射截面方向散射的微分散射截面1?不()??為()()dd????????(10.1)0()()Jddj????????這里這里的量綱為的量綱為。如果入射粒子束用平面波。如果入射粒子束用平面波描述描述(如同如同()???2不不ikze下面所做的那樣下面所做的那樣)，則，則，這里，這里的量綱顯然是

7、不正確的，那的量綱顯然是不正確的，那0kjv????0j是由于入射波函數(shù)的量綱不正確的緣故。但只要在計算分子是由于入射波函數(shù)的量綱不正確的緣故。但只要在計算分子()J??的過程中也使用這個入射波函數(shù)，那么，作為比值的的過程中也使用這個入射波函數(shù)，那么，作為比值的的量綱的量綱()???就仍然是正確的。就仍然是正確的。總散射截面為總散射截面為(10.2)44401()()ddJdj??????????????????由此可以看出，由此可以看

8、出，等于每秒每平方厘米一個入射粒子和該面積內(nèi)一等于每秒每平方厘米一個入射粒子和該面積內(nèi)一?個靶粒子相互作用時散射粒子的份額。個靶粒子相互作用時散射粒子的份額。3入射波、散射波和散射振幅入射波、散射波和散射振幅下面計算中假定對下面計算中假定對和散射這種兩體問題選取了質(zhì)心系，并散射這種兩體問題選取了質(zhì)心系，并AB且分離掉了質(zhì)心的平動運動。于是，這里所研究的勢散射總是入射且分離掉了質(zhì)心的平動運動。于是，這里所研究的勢散射總是入射粒子以折合質(zhì)量