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ラザフォード散乱の散乱角(古典)

文責:遠藤 理平 (2016年4月 6日) カテゴリ:仮想物理実験室(277)計算物理学(132)

ラザフォード散乱とは?

ラザフォード散乱とは、荷電粒子同士がクーロン力によって散乱される運動を指します。一般に、下図のように、固定された一つの荷電粒子に対して無限遠からもう一つの荷電粒子を照射した際に、同符号の荷電粒子がクーロン力によって軌道を外向きに曲げられる運動を指します。本項では、ラザフォード散乱の散乱度合いを表す散乱角のパラメータ依存性をグラフ描画します。

ラザフォード散乱の概念図(古典)

ラザフォード散乱の概念図

散乱角の表式

\theta = \tan^{-1}\!\! \left(\frac{qq_0}{4\pi \epsilon_0 bmv^2}\right)


グラフ描画:散乱角(衝突径数 vs. 散乱角)

横軸b:衝突径数[nm]、縦軸θ:散乱角[deg]、v:照射初速度[m/s]


計算パラメータ

q_0 = 1.60217657\times10^{-19}\, [\rm C] (ターゲット荷電粒子の電荷、電気素量)
q = 1.60217657\times10^{-19}\, [\rm C] (照射荷電粒子の電荷、電気素量)
\epsilon_0 = 8.854\times10^{-12} \, [\rm C^2/Nm^2] (真空の誘電率)
m= 1.67262158\times10^{-27}\, [\rm kg] (照射荷電粒子の質量、陽子質量)


数式の表示は「Tex表記によるHTML文書への式の埋め込み」をご覧ください。 グラフ描画は「HTML5による物理シミュレーション」を参照ください。



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