Klein-Nishina公式

Klein-Nishina公式是用以計算電磁場對靜止電子的康普頓散射微分散射截面與初、末態光子能量的公式。1929年最早由O.Klein和Y.Nishina得到。

定律定義

Klein-Nishina公式是用以計算電磁場對靜止電子的康普頓散射微分散射截面與初、末態光子能量的公式。

其用於計算圖1過程的微分散射截面   :

圖1 圖1

 

公式的表達式為:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

其中:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式
Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

推導過程

具體計算康普頓散射的樹圖結果可以得到Klein-Nishina公式,具體來說就是要計算圖2中的兩個圖   :

圖2 圖2

其費曼散射振幅可以表達為:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式
Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

對費曼振幅平方後極化求和、求平均後可得:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

代入圖1中定義的四動量,再利用:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

其中A、B為初態粒子,f為末態粒子,對相空間積分就可得到:

Klein-Nishina公式 Klein-Nishina公式

發展簡史

Klein-Nishina公式是對自旋求平均得到的結果,該結果1929年最早由O.Klein和Y.Nishina得到   。

套用領域

在電子與高能光子發生康普頓散射的實驗領域,Klein-Nishina公式具有良好的預言性。

定律影響

康普頓散射實驗可以很好的驗證光的波粒二象性,此外Klein-Nishina公式的成功也客觀得驗證了量子場論這套方法的可行性,此外也給QED(量子電動力學)以很好的實驗佐證   。

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