经典散射讲稿20072课件.ppt

核能从何而来 爱因斯坦质能关系式： E＝mc2 裂变反应： 燃烧1千克铀-235相当于2700吨标准煤 大270万倍 核电站 对弹性散射 m=M 入射粒子动能损失 散射前 散射后 E0 Discussion: 当 入射粒子能量全部传给靶粒子 235U n n n 235U 235U 裂变能 n + 235U ? X + Y+ ?E 200 MeV 微分散射截面 部分散射截面 相互作用与?角无关 设单位时间散射到d?内的粒子数为dN 量纲为面积 微分散射截面计算 二.有心排斥力场中粒子的散射 S r m demonstration demonstration rmin的确定 近日点: 变量变换 一粒子被球形势井散射,证明: V= 0 ra -V0 ra 边界处势场突变 法线方向 动量守恒 散射角 Discussion: 当 散射发生在 当S a散射不能发生 求一质点与半径为a的钢球碰撞的散射截面 V(r)= ra 0 r ? a 解: demonstration 散射的散射截面 平方反比有心斥力场 解: 对卢瑟福散射 §3. L系C系的关系 一.散射角的关系 L系 L系中散射角 L系中靶反冲角 靶 C系中散射角 散射前靶静止 m M demonstration C系中的图象 demonstration 入射粒子 靶粒子 散射前 散射后 入射粒子出射 靶粒子反冲: 绝对速度 相对质心速度 绝对速度 相对质心速度 绝对速度 相对质心速度 绝对速度 相对质心速度 对弹性碰撞设靶M散射前静止 Discussion: 当 当 对弹性碰撞设靶M散射前静止 二. 能量关系 L系 C系 等效折射率 e+ + e- 相对论性质能转换过程 质心坐标系中：正负电子湮没发出两条平行反向的?射线 实验室坐标系中：由于正负电子湮没对动量?0，正负电子湮没在运动过程中进行,因此会产生多普勒效应 能量守恒 电子能量 光子能量 动量守恒 电子对动量 光子动量 沿光子发射方向动量 逆光子发射方向动量 例一.质量为M,半径为r的匀质圆环直立在光滑的水平面上,在与环面垂直方向上受一质量为m速率为v的质点的冲击,冲击点恰好在最高点,证明: 圆盘恰好呈水平状落地 m M 解: 第一阶段 碰撞过程 碰后 质心 质点 动量守恒 下一阶段的 初始条件 绝对速度 和方向!!! 第二阶段 圆环质心作平抛运动 圆环绕质心匀速转动 落地时间 例三.质量为m的质点在一倾角为?的斜面底部以一定初速且与斜面成?角方向发射,如果经n次碰撞后回到原点,证明: 恢复系数 y x demonstration 第一次 第二次 第k次 令k=n 能量守恒 动量守恒 康普顿效应 康普顿公式 康普顿波长 Summary: 刚体碰撞点的绝对速度 冲量大小应由质心动量改变量计算 冲量对刚体作用的效果 冲量矩应对质心而言 代数量 定量讨论 碰撞前 碰撞后 质量守恒 动量守恒 碰撞过过程中动能损失 动能损失等于两体相对动能损失 对弹性碰撞 Conclusion 弹性碰撞 质心系中 设在C系中: C 弹性碰撞 在L系中: c A B D 散射中靶粒子初始静止 Discussion: m1 m2 C A B D ?1 ? ? ACCD ?2 B点变化范围 m1 m2 A点在圆外 A B C D m1= m2 A点在圆上 §2. 有心排斥力场中粒子的散射 一.基本概念 总截面 瞄准距离 入射粒子散射 微分散射截面 一.基本概念 x y z o 相互作用区域在xy平面的投影 入射粒子 靶粒子 总截面 总截面 一.基本概念 瞄准距离S S S S 无穷远 力心 入射粒子散射 入射粒子流强度为I: 设入射粒子束横截面为A ? A 入射粒子全部被散射 ? A 入射粒子部分被散射 入射粒子散射几率 一.基本概念 一.基本概念 微分散射截面 S S O z x y z y x z demonstration * * 物理学中具有里程碑意义实验 现代物理前沿 散 射 1976丁肇中分别发现J／ψ粒子年获诺贝尔奖。 1935年 J.Chadwick，英国物理学家，因发现了中子获得 诺贝尔奖。 1908年 E.Rutherford，英国物理学家提出了原子的核 式模型获得诺贝尔奖 1938年 E.Fermi，意大利物理学家发明了热中子链式反 应堆，获得诺贝尔奖。。 1927康普顿发现康普顿效应获诺贝尔物理学奖 欧洲大型强子对撞机 Rutherford模型 ?粒子散射 原子的核式模型： + - ?粒子散射 原子的核式模型