Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.1: Вступ

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    76381

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    У цій главі про зіткнення ми матимемо привід розрізнити пружні та непружні зіткнення. Пружне зіткнення - це таке, при якому немає втрати поступальної кінетичної енергії. Тобто не тільки ніяка поступальна кінетична енергія не повинна деградуватися в тепло, але жодна з них не може бути перетворена на коливальну або обертальну кінетичну енергію. Добре відомо, наприклад, що якщо куля здійснює поглядове (тобто не лобове) пружне зіткнення з іншою кулькою такої ж маси, спочатку нерухомим, то після зіткнення дві кульки будуть відходити під прямим кутом, щоб дістатися до інших. Але це так тільки в тому випадку, якщо кульки гладкі. Якщо вони грубі, після зіткнення кульки будуть обертатися, тому цей результат - і будь-які інші результати, які передбачають відсутність втрати поступальної кінетичної енергії - не будуть дійсними. Коли молекули стикаються, вони можуть бути введені в обертальний і коливальний рух, і в такому випадку зіткнення не буде еластичним в тому сенсі, в якому ми вживаємо цей термін. При зіткненні двох атомів один (або обидва) може бути піднятий до збудженого електронного рівня. Деяка частина поступальної кінетичної енергії потім була перетворена в потенційну енергію. Якщо збуджений атом згодом опускається до нижчого рівня, ця енергія випромінюється і втрачається з системи. Можливі також надпружні зіткнення. Якщо один атом перед зіткненням знаходиться в збудженому електронному стані, при зіткненні він може здійснити безрадіаційний перехід вниз, а потенційна енергія, що виділяється, потім перетворюється в поступальну кінетичну енергію, тому зіткнення є надпружним. Ніщо з цього не означає, що пружні зіткнення неможливі або навіть рідкісні. У разі зіткнень за участю макроскопічних тіл, таких як гладкі, жорсткі більярдні кулі, зіткнення можуть бути не на 100% еластичними, але можуть бути близькими до нього. У разі низькоенергетичних (низькотемпературних) зіткнень між атомами не потрібно збудження до збуджених рівнів, в цьому випадку зіткнення буде пружним. Вважається, що деякі субатомні частинки, зокрема лептони (найвідомішим прикладом яких є електрон), не мають внутрішніх ступенів свободи, а тому зіткнення між ними обов'язково пружні.

    Викладаючи принципи, пов'язані з зіткненнями між частинками, ми не повинні припускати, що частинки насправді «вдаряються» - тобто торкаються - один одного. Наприклад, більшість принципів, які ми будемо описувати, однаково застосовуються до зіткнень між кульками, які «вдаряються» один в одного, і до таких явищ, як розсіювання Резерфорда, при якому альфа-частинка відхиляється від свого шляху золотим ядром, фактично не «торкаючись» його. Звичайно, якщо подумати про це на атомному рівні, коли стикаються дві більярдні кулі, атоми насправді не «торкаються» один одного; вони відштовхуються один від одного електромагнітними силами, подібно до того, як альфа-частинка і золоте ядро відштовхували один одного в експерименті Резерфорда-Гейгера-Марсдена.

    Теорія зіткнень дуже багато використовується, звичайно, при вивченні високоенергетичних зіткнень між частинками у фізиці частинок. Майте на увазі, однак, що в експериментах з «атомним розбиванням» з сучасними величезними прискорювачами частинок, або навіть у відносно м'яких зіткненнях, таких як Комптонське розсіювання рентгенівських променів, частинки, що беруть участь, рухаються зі швидкістю, яка не є незначною порівняно зі швидкістю світла, і, отже, релятивістська механіка потрібен для правильного аналізу. У цьому розділі зіткнення розглядаються повністю з нерелятивістської точки зору.