散射截面

散射截面

散射截面,描述微觀粒子散射機率的一種物理量。又稱碰撞截面,簡稱截面。一種運動中的粒子碰撞另一種靜止粒子時,如果在單位時間內通過垂直於運動方向單位面積上的運動粒子數為1,靜止粒子數也是1,則單位時間發生碰撞的機率稱為碰撞截面,截面的量綱與面積的量綱相同 ,單位是靶恩,1靶恩=10-28米2,可見與核反應截面的含義相同。如果碰撞為彈性散射,相應的截面稱為彈性截面,如果碰撞為非彈性散射,相應的截面稱為非彈性截面。根據粒子散射截面的分析可獲得許多有關粒子的信息。

簡介

散射截面,描述微觀粒子散射機率的一種物理量。又稱碰撞截面,簡稱截面。一種運動中的粒子碰撞另一種靜止粒子時,如果在單位時間內通過垂直於運動方向單位面積上的運動粒子數為1,靜止粒子數也是1,則單位時間發生碰撞的機率稱為碰撞截面,截面的量綱與面積的量綱相同 ,單位是靶恩,1靶恩=10-28米2,可見與核反應截面的含義相同。如果碰撞為彈性散射,相應的截面稱為彈性截面,如果碰撞為非彈性散射,相應的截面稱為非彈性截面。根據粒子散射截面的分析可獲得許多有關粒子的信息。

物理意義

散射截面的物理意義:一個入射粒子經散射後,散射到方向單位立體角的記率。

雷射雷達散射截面σ的物理意義是表征截取發射機發射功率大小的量度。它是指當目標各向同性散射時。總散射功與單位面積入射波功率密度之比,這個比值具有面積的量綱,它的大小表示目標截獲了多大面積的入射功率即σ越大說明該目標截取的入射功率越多。我們也可以理解為:如果將入射功率密度用球面積4πR 來表示(等效)σ則探測器上散射物的功率密度的大小就是σ。

計算

設單位時間內散射到(θ,φ)方向面積元ds上(立體角dΩ內)的粒子數為dn,顯然

dn∝ds/r =dW

dn∝ N

綜合之,則有:

dn∝ NdΩ

或dn=q(θ,φ)NdΩ (1)

比例係數q(θ,φ)的性質:

q(θ,φj)與入射粒子和靶粒子(散射場)的性質,它們之間的相互作用,以及入射粒子的動能有關,是θ,φ的函式。

q(θ,φ)具有面積的量綱

故稱q(θ,φ)為微分散射截面,簡稱為截面或角分布

如果在垂直於入射粒子流的入射方向取面積q(θ,φ),則單位時間內通過此截面q(θ,φ)的粒子數恰好散射到(θ,φ)方向的單位立體角內。

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