Streu-Experimente
mit festem Target - Der Wirkungsquerschnitt
(Beispiel)
Welchen
Wirkungsquerschnitt hat ein negativ geladenes Streuzentrum für ein
anfliegendes Elektron (Stoßparameter b) bei Coulomb-Streuung?
Mit
dem Wissen über den Wirkungsquerschnitt können wir diese Frage
auch anders formulieren:
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Wie
groß ist die Fläche, die das Streuzentrum dem Elektron bietet,
so dass es bei Eintritt in diese Fläche eine Wirkung (hier:
elektromagnetische Abstoßung) erfährt?
Das
für die Abstoßung verantwortliche Coulomb-Potenzial ist radialsymmetrisch,
es hängt also nur vom Abstand Elektron-Streuzentrum ab. Die gesuchte Fläche
ist folglich eine Kreisfläche in deren Mittelpunkt das Streuzentrum sitzt.
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Man kann daher noch einfacher fragen:
In
welchem Abstand vom Streuzentrum erfährt des Elektron gerade noch
eine abstoßende Wirkung?
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Man erkennt, dass sich das Problem auf die Frage nach der
"Grenze des Wirkungsbereichs" des Coulomb-Potenzials reduziert. Da dieses
Potenzial eine unendliche Reichweite besitzt, wird das Elektron
immer eine
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Wirkung erfahren, die zwar mit wachsendem Abstand schnell sehr klein wird, aber immer vorhanden ist. Die Antwort muss folglich
lauten:
Der
Wirkungsquerschnitt ist unendlich groß (s
= ¥).
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Diese
Aussage kann man durch Rechnung leicht bestätigen
. Es lassen sich aus dem Ergebnis
(s
=
¥)
keine Rückschlüsse auf die Struktur des Targets bzw. das Potenzial ziehen. Man muss daher das Coulomb-Potenzial bei einer bestimmten
Größe
theoretisch
begrenzen, d.h. räumlich auf einen
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bestimmten
Bereich beschränken. Mit diesem Trick lassen sich dann Aussagen machen.
Eine andere Möglichkeit
ist die Betrachtung des differenziellen
Wirkungsquerschnitts. Dazu später mehr.
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Wie
auf dieser und der vorhergehenden Seite beschrieben, lässt sich der
Wirkungsquerschnitt als Inhalt einer
Streufläche interpretieren.
Der
Wirkungsquerschnitt ist damit
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Maß für die Wahrscheinlichkeit
einer Reaktion zwischen Teilchen und Target (aus vielen Streuzentren bestehend). Dazu mehr auf der nächsten
Seite.
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