Если в начальный момент времени две частицы находятся достаточно далеко друг от друга, а их начальные скорости направлены так, что с течением времени происходит сближение частиц, в результате взаимодействия они могут снова удалиться на достаточно большое расстояние, причем их скорости как по величине так и по направлению изменятся. В этом случае говорят, что произошло рассеяние частиц. Если внутренняя энергия частиц в результате взаимодействия остается неизменной, рассеяние называется упругим.

Будем говорить о частицах до рассеяния, как о частицах, которые находятся еще так далеко друг от друга, что их взаимодействием можно пренебречь. О частицах, разлетевшихся на такое расстояние, что их взаимодействием уже можно пренебречь, будем говорить, как о частицах после рассеяния.

Не приводя строгой формулировки задачи рассеяния, укажем только, что при описании рассеяния интересуются только импульсами частиц и только после рассеяния.

Полная энергия системы частиц до рассеяния есть сумма кинетических энергий каждой из частиц , и их энергий покоя. Полная энергия частиц после рассеяния также равна сумме их кинетических энергий , и энергий покоя.

Кинетическая энергия частицы, движущейся со скоростью , есть

где и ─ абсолютные величины скорости и импульса частицы.

Поскольку энергия замкнутой системы не изменяется с течением времени, суммарная кинетическая энергия частиц до рассеяния равна суммарной кинетической энергии частиц после рассеяния:

Для замкнутой системы имеет место также закон сохранения суммарного импульса:

где нештрихованные величины относятся к частицам до рассеяния, штрихованные – к частицам после рассеяния.

Для описания процесса рассеяния первой частицы на второй покоящейся, законы сохранения энергии и импульса записываются в виде:

Выбирая декартову систему координат системы отсчета таким образом, чтобы одна из координатных плоскостей совпадала с плоскостью, в которой находятся векторы , , , а одна из ее координатных осей ─ вдоль импульса падающей частицы (Рис. 3.5), векторное равенство (3.10) можно переписать для компонент импульсов (т.е. в скалярном виде):

Углы между импульсами и (угол ), и (угол ) называются углами рассеяния первой и второй частицы соответственно.

>>Примеры решения задач. Задача 1

Оглавление <<

Рассеяние частиц зависит от характера взаимодействия между частицами, в связи с чем изучение таких процессов играет исключительную роль в физике. Например, изучение упругого рассеяния -частиц на ядрах атомов металлической пленки в свое время послужило ключом к открытию структуры атома.