प्रकीर्णन और क्रॉस-सेक्शन
प्रकीर्णन सिद्धांत एक केंद्रीय बल द्वारा आने वाले कणों के विक्षेपण को प्रभाव पैरामीटर से संबंधित करता है, और विभेदक और कुल क्रॉस-सेक्शन के माध्यम से परिणाम को निर्धारित करता है।
Definition
प्रकीर्णन यह बताता है कि कणों का एक पुंज एक केंद्रीय बल द्वारा कैसे विक्षेपित होता है, जिसे विभेदक क्रॉस-सेक्शन द्वारा दर्शाया जाता है, जो दिए गए ठोस कोण में प्रकीर्णित कणों और आपतित फ्लक्स का अनुपात है, जो अंतःक्रिया के स्वरूप को एन्कोड करता है।
Scope
यह विषय एक केंद्रीय विभव द्वारा कणों के शास्त्रीय प्रकीर्णन को शामिल करता है: प्रभाव पैरामीटर और प्रकीर्णन कोण के बीच संबंध, विभेदक और कुल क्रॉस-सेक्शन की परिभाषा, प्रतिकारक व्युत्क्रम-वर्ग बल द्वारा रदरफोर्ड प्रकीर्णन का हल किया गया उदाहरण, और प्रभावी लक्ष्य क्षेत्रों के रूप में क्रॉस-सेक्शन की व्याख्या। यह प्रकीर्णन प्रयोगों के लिए शास्त्रीय आधार है।
Core questions
- एक दिए गए विभव के लिए प्रभाव पैरामीटर प्रकीर्णन कोण को कैसे निर्धारित करता है?
- विभेदक क्रॉस-सेक्शन क्या है, और इसे कैसे मापा जाता है?
- रदरफोर्ड प्रकीर्णन ने परमाणु की संरचना को कैसे प्रकट किया?
Key concepts
- प्रभाव पैरामीटर
- प्रकीर्णन कोण
- विभेदक क्रॉस-सेक्शन
- कुल क्रॉस-सेक्शन
- रदरफोर्ड सूत्र
- द्रव्यमान केंद्र बनाम प्रयोगशाला फ्रेम
Key theories
- प्रभाव पैरामीटर और प्रकीर्णन कोण
- एक केंद्रीय बल के लिए, प्रत्येक प्रभाव पैरामीटर एक निश्चित विक्षेपण कोण से मेल खाता है; विभेदक क्रॉस-सेक्शन इस बात से निकलता है कि प्रभाव पैरामीटर का एक वलय प्रकीर्णन कोणों के एक शंकु में कैसे फैलता है।
- रदरफोर्ड प्रकीर्णन
- एक प्रतिकारक व्युत्क्रम-वर्ग कूलम्ब बल द्वारा प्रकीर्णन एक विभेदक क्रॉस-सेक्शन देता है जो प्रकीर्णन कोण के आधे के साइन की व्युत्क्रम चौथी शक्ति के रूप में भिन्न होता है, जिसकी बड़े-कोण वाली पूंछ ने परमाणु नाभिक को प्रकट किया।
Clinical relevance
प्रकीर्णन क्रॉस-सेक्शन पदार्थ की जांच करने वाले प्रयोगों की भाषा हैं, रदरफोर्ड द्वारा नाभिक की खोज से लेकर आधुनिक कण-त्वरक मापों तक, और शास्त्रीय उपचार परमाणु और नाभिकीय भौतिकी में उपयोग किए जाने वाले क्वांटम प्रकीर्णन सिद्धांत के लिए अंतर्ज्ञान और सीमित मामले प्रदान करता है।
History
1909-1913 के गीगर-मार्सडेन प्रयोगों में पाया गया कि अल्फा कण कभी-कभी पतली पन्नी से बड़े कोणों पर प्रकीर्णित होते थे, जिसे रदरफोर्ड ने 1911 में एक शास्त्रीय व्युत्क्रम-वर्ग गणना के साथ समझाया, जिससे एक छोटे घने नाभिक के अस्तित्व का अनुमान लगाया गया। इसने शास्त्रीय प्रकीर्णन सूत्र और क्रॉस-सेक्शन को केंद्रीय प्रायोगिक अवधारणाओं के रूप में स्थापित किया।
Key figures
- Ernest Rutherford
- Hans Geiger
- Ernest Marsden
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Seminal works
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- taylor2005
Frequently asked questions
- भौतिक रूप से विभेदक क्रॉस-सेक्शन क्या है?
- यह प्रति इकाई ठोस कोण एक प्रभावी क्षेत्र है: यह बताता है कि आपतित फ्लक्स के सापेक्ष कितने कण कोणों की एक दी गई सीमा में प्रकीर्णित होते हैं, और इसका आकार प्रकीर्णन करने वाले बल की प्रकृति को दर्शाता है।
- शास्त्रीय प्रकीर्णन ने परमाणु नाभिक को कैसे प्रकट किया?
- रदरफोर्ड की शास्त्रीय गणना से पता चला कि अल्फा कणों के दुर्लभ बड़े-कोण विक्षेपण के लिए एक केंद्रित धनात्मक आवेश, नाभिक की आवश्यकता थी, न कि पहले के परमाणु मॉडलों के विसरित आवेश की।