庫侖散射

庫侖散射（Coulomb's scattering）是指帶電粒子入射到物質中受物質原子核庫侖電場作用產生偏轉而散開的現象。

基本介紹

• 中文名：庫侖散射
• 外文名：Coulomb's scattering
• 學科：粒子物理學
• 軌道：雙曲線

理論詮釋

帶電粒子入射方向與散射方向的夾角稱為散射角θ。庫侖散射的特點是散射粒子按角度的分布，與sin⁴(θ/2)成反比，即散射粒子多集中在前向小角度區域。由於1912年E.盧瑟福的著名α粒子散射實驗和他發展了這種散射的理論而常被稱為盧瑟福散射。在這種散射下，入射粒子的經典軌道是以原子核為焦點的雙曲線。帶電粒子與物質中原子的外層電子也有類似的作用，但散射角一般很小而可以忽略。帶電粒子射入物質層後，經過多次連續發生的庫侖散射，稱為多次庫侖散射。由此，射出物質層粒子主要在最終偏轉角θ₀內分布。它是多次小角度散射的總效果。θ₀近似地與入射粒子的電荷Z和所穿過物質層厚度的平方根成正比，與其動量p與速度v的乘積成反比。

套用

因在原子核物理和粒子物理實驗中常利用帶電粒子在磁場中的偏轉半徑測定其動量，而對動量越低的粒子，多次庫侖散射越加影響偏轉半徑的測量精度。這時選擇多次庫侖散射效應較小的物質和儘可能減少偏轉過程中穿過的物質量以減小偏轉角θ₀，用以改善動量測量精度是很必要的。反之，在早期的徑跡探測器諸如核乳膠及氣泡室中，常利用測量儘可能明顯的偏轉角θ₀以確定帶電粒子的pv值，並進一步以此鑑別粒子。