252第六章散射§6.1碰撞过程散射截面§6.2辏力场中的弹性散射(分波法)§6.3方形势阱与势垒所产生的散射§6.4Born近似第六章散射1.重要性:(1)研究散射现象,可以揭示粒子的性质和粒子间的相互作用,如卢瑟福原子核模型,α大角散射要求力场很强,必须由核模型提供这样的力场。(2)研究粒子碰撞可揭示粒子结构、核结构和核力等。散射是研究物质和作用力性质的重要方法。2.复杂性:散射问题的薛定谔方城很少能严格求解,多数用近似方法,根据不同情况有各种巧妙的求解方法,我们只讨论散射问题的基本理论,它是各种特殊近似方法的出发点。§6.1碰撞过程散射截面一.散射和碰撞(碰撞过程)1.碰撞过程:一粒子向着另一个粒子入射,经过相互作用(非接触力)又向远方离去的过程。散射:一般来说,经碰撞后,粒子偏离了原来入射方向,连续不断射来的粒子向不同方向散射出去。在散射过程中,入射粒子的能量是已知的,由实验者控制,散射后粒子的角分布与粒子间的相互作用)(rUr(决定了靶粒子的性质和结构)有关。通常总是对)(rUr作出假设,解定态薛定谔方程求角分布,253再与实验结果比较,从而了解)(rUr,并进而了解靶粒子的性质与结构。2.弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞—入射粒子与靶粒子只有动能交换,内部结构状态并无变化(此时体系的机械能守恒,本书只讲此种情况)。非弹性碰撞—粒子内部状态有所改变(如原子的电离或激发,核与粒子的激发),系统的机械能部分地变成粒子的内能。二.散射截面1.散射中心:设靶粒子A的质量远大于入射粒子的质量,形成所谓固定的散射中心,A称为散射中心。2.散射角:粒子被散射后的运动方向与入射方向之间的夹角为θ,称为散射角。单位时间内散射到面积元dS上的粒子数dSdn∝,而21rdn∝,故Ω=∝drdSdn2,即:单位时间内散射到Ωd内的粒子数dn应与Ωd成正比,还与入射粒子流强度(密度)N成正比。3.定义N:在垂直入射粒子流前进的方向取一单位面积0S,单位时间内穿过0S的粒子数就是入射粒子流强度N。即:Ω=Ndqdn),(ϕθ,),(ϕθq是一个比例系数。(1)4.微分散射截面:Ω=Nddnq),(ϕθ是一个入射粒子散射到ϕθ,方向单位立体角内的几率,其量纲为:Tdn1][=,TLN21][=,2211][][][LLTTNddnq==Ω=−−−,254所以),(ϕθq有面积量纲,故称为微分散射界面。5.总散射界面:∫∫∫=Ω=ππϕθϕθθϕθ200),(sin),(qdddqQ(2)表示粒子被散射到各个方向几率的总和,称为总散射截面。形象解释:在靶粒子...