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碰撞截面
鎖定
- 中文名
- 碰撞截面
- 外文名
- Collision cross section
- 別 名
- 散射截面
- 領 域
- 量子力學
- 簡 稱
- 截面
- 性 質
- 描述微觀粒子散射概率的物理量
碰撞截面簡介
碰撞截面,描述微觀粒子散射概率的一種物理量。又稱散射截面,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概率稱為碰撞截面,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。
碰撞截面物理意義
碰撞截面的物理意義:一個入射粒子經碰撞後,散射到方向單位立體角的幾率。
激光雷達碰撞截面σ的物理意義是表徵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越大説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4πR2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。
[1]
碰撞截面計算
對於有效直徑分別為d1、d2的兩剛球分子間的碰撞,其碰撞截面為
舉例: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/r2=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的函數。
q(θ,φ)具有面積的量綱
故稱q(θ,φ)為微分碰撞截面,簡稱為截面或角分佈
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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