[科普中国]-散射截面

简介

散射截面，描述微观粒子散射概率的一种物理量。又称碰撞截面，简称截面。一种运动中的粒子碰撞另一种静止粒子时，如果在单位时间内通过垂直于运动方向单位面积上的运动粒子数为1，静止粒子数也是1，则单位时间发生碰撞的概率称为碰撞截面，截面的量纲与面积的量纲相同 ，单位是靶恩，1靶恩=10-28米2，可见与核反应截面的含义相同。如果碰撞为弹性散射，相应的截面称为弹性截面，如果碰撞为非弹性散射，相应的截面称为非弹性截面。根据粒子散射截面的分析可获得许多有关粒子的信息。

物理意义散射截面的物理意义：一个入射粒子经散射后，散射到方向单位立体角的记率。

激光雷达散射截面σ的物理意义是表征截取发射机发射功率大小的量度。它是指当目标各向同性散射时。总散射功与单位面积入射波功率密度之比，这个比值具有面积的量纲，它的大小表示目标截获了多大面积的入射功率即σ越大说明该目标截取的入射功率越多。我们也可以理解为：如果将入射功率密度用球面积4πR2来表示(等效)σ则探测器上散射物的功率密度的大小就是σ。1

计算设单位时间内散射到（θ，φ）方向面积元ds上（立体角dΩ内）的粒子数为dn，显然

dn∝ds/r2=dW

dn∝ N

综合之，则有：

dn∝ NdΩ

或dn=q(θ，φ)NdΩ （1）

比例系数q(θ，φ)的性质：

q(θ，φj)与入射粒子和靶粒子（散射场）的性质，它们之间的相互作用，以及入射粒子的动能有关，是θ，φ的函数。

q(θ，φ)具有面积的量纲

故称q(θ，φ)为微分散射截面，简称为截面或角分布

如果在垂直于入射粒子流的入射方向取面积q(θ，φ)，则单位时间内通过此截面q(θ，φ)的粒子数恰好散射到(θ，φ)方向的单位立体角内。