基本介紹
- 中文名：碰撞截面
- 外文名：Collision cross section
- 領域：量子力學
- 別稱：散射截面
- 簡稱：截面
- 性質：描述微觀粒子散射機率的物理量
簡介,物理意義,計算,
簡介
碰撞截面，描述微觀粒子散射機率的一種物理量。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
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記率。
雷射雷達碰撞截面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。
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的函式。
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。
