Teorema Optik

Teorema optik menyatakan bahwa total penampang lintang hamburan berbanding lurus dengan bagian imajiner dari amplitudo hamburan maju; ini merupakan ekspresi langsung dari kekekalan probabilitas dan mengaitkan kehilangan dari berkas maju dengan total intensitas hamburan.

Definition

Teorema optik adalah hubungan, yang berasal dari kekekalan probabilitas, bahwa total penampang lintang sama dengan konstanta dikalikan bagian imajiner dari amplitudo hamburan yang dievaluasi dalam arah maju.

Scope

Topik ini mencakup penurunan teorema optik dari kekekalan probabilitas dan unitaritas operator hamburan, pernyataannya yang mengaitkan total penampang lintang dengan bagian imajiner dari amplitudo dalam arah maju, interpretasinya sebagai bayangan yang dilemparkan oleh hamburan ke segala arah, bentuk gelombang parsialnya yang membatasi pergeseran fasa, dan generalisasinya ke hamburan inelastis dan multi-saluran.

Core questions

• Mengapa kekekalan probabilitas mengaitkan total penampang lintang dengan hamburan maju?
• Apa yang direpresentasikan oleh bagian imajiner dari amplitudo maju?
• Bagaimana teorema optik diekspresikan dalam hal pergeseran fasa gelombang parsial?
• Bagaimana teorema ini meluas ke proses inelastis dan absorptif?

Key concepts

• amplitudo hamburan maju
• total penampang lintang
• kekekalan probabilitas
• unitaritas
• hamburan bayangan
• penampang lintang inelastis

Key theories

Teorema optik dari unitaritas

Karena operator hamburan mengkekalkan probabilitas, fluks yang dihilangkan dari berkas yang bergerak maju oleh interferensi sama dengan total fluks yang dihamburkan ke segala arah, yang secara matematis menyamakan total penampang lintang dengan bagian imajiner dari amplitudo maju.

Interpretasi bayangan dan perluasan inelastis

Amplitudo maju harus memiliki bagian imajiner positif karena hamburan menghasilkan bayangan di belakang target, menghilangkan intensitas dari berkas; teorema ini digeneralisasi sehingga amplitudo maju memperhitungkan jumlah penampang lintang elastis dan inelastis, atau absorptif.

Clinical relevance

Teorema optik adalah pemeriksaan konsistensi fundamental dan alat analisis dalam eksperimen hamburan: teorema ini memungkinkan total penampang lintang, termasuk absorpsi, disimpulkan dari pengukuran hamburan maju, dan membatasi model dalam fisika nuklir, partikel, dan optik dengan menegakkan kekekalan probabilitas.

History

Hubungan ini berakar pada optik abad kesembilan belas yang menghubungkan kepunahan dengan hamburan maju; Feenberg memberikan pernyataan mekanika kuantum pada tahun 1930-an, dan menjadi landasan pendekatan matriks-S dan hubungan dispersi yang dikembangkan oleh Heisenberg dan lainnya dalam fisika nuklir dan partikel.

Key figures

• Eugene Feenberg
• Niels Bohr
• Werner Heisenberg

Seminal works

• taylor2006
• newton2002

Frequently asked questions

Apa yang secara fisik diungkapkan oleh teorema optik?

Teorema ini menyatakan bahwa intensitas yang dihilangkan dari berkas maju, yang terlihat sebagai bayangan di belakang target, harus sama dengan total intensitas yang dihamburkan atau diserap ke segala arah, sebuah perhitungan langsung dari kekekalan probabilitas dalam suatu tumbukan.

Mengapa hanya amplitudo maju yang muncul?

Interferensi antara gelombang datang dan gelombang hamburan yang mengurangi berkas maju hanya terjadi dalam arah maju, sehingga kehilangan dari berkas, dan karenanya total penampang lintang, diatur oleh amplitudo yang dihamburkan tepat ke depan.