Page 169 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

撞体系的动量和能量都是守恒的。

z z

ϕ
ϕ Pυb
Pυb
晶面
θE

P

Pυa Pυa

a 碰撞前 b 碰撞后

图 9-7 碰撞体系的动量守恒和能量守恒

再来考察磁偏转效应。图 9-8 是在图 9-7a 的基础上增加了入射电子和靶电子的自旋角
动量（Lsa、Lsb）和自旋磁矩（μsa、μsb），入射电子的动量 P 和靶电子的动量 P 与图 9-7a
b 
a 
－
－
相同，当入射电子和靶电子碰撞时，两者将形成自旋平行或自旋反平行的 e -e 电子偶素。
－
－
如图 9-9 所示，假设叠加磁场 B 指向 z 轴方向，两个碰撞电子形成自旋平行的 ea -eb 电子
偶素， L 和 L 平行，它们与叠加磁场 B 的夹角为β=54.7°，  和  平行，它们与叠加
sa
sa
sb
sb
  
磁场 B 的夹角为 125.3°（=180°－β），图中虚线箭头表示的动量 P 、 P 和 P 是在不考
b


a

虑磁偏转情况下的动量，而在磁场 B 的作用下， P 将转动一个角度θB 变成为 P ，后者是
a 

a

经电偏转和磁偏转后电子出射的动量。 P 和 P 的绝对值相等，只是方向不同。出射电子
a 
a

的实际偏转角θ等于电偏转角θE 和磁偏转角θB 之和。磁偏转不改变动量的大小，只改变动量
的方向，所以在考虑磁偏转的情况下，碰撞电子的动量不一定守恒，即

P  P  P  P b

b


a

a
但是碰撞电子的能量是守恒的，即磁偏转后（3.38）式依然成立。
在图 9-10 中，两个碰撞电子形成自旋反平行的 ea -eb 电子偶素，L 和 L 反平行， sa
－
－
sb
sa
和  反平行， L 或  与叠加磁场 B 的夹角为 54.7°， L 或  与叠加磁场 B 的夹角为
sa
sb
sb
sb
sa
125.3°。出射电子的磁偏转角为θB，出射动量 P 与图 9-9 中的出射动量 P 沿入射轴呈对
a
a


称分布。这种对称分布可用图 9-11 更直观地表示出来，图中两个实线箭头标示的出射动量
－ － － －
P 沿入射轴呈轴对称分布，这是因为自旋平行的 ea -eb 电子偶素和自旋反平行的 ea -eb
a 
电子偶素具有轴对称性，故电子散射路径也具有轴对称性。
－
－
在叠加磁场或靶原子内生磁场中，ea -eb 电子偶素中的两个电子的自旋磁矩绕磁场 B 作拉
莫尔旋进，电子自旋磁矩的极距角（即  或  与磁场 B 的夹角）是确定的（等于 54.7°
sb
sa
或 125.3°），由此产生的定向磁偏转的散射立体角是确定的。如图 9-12a 所示，入射电子
垂直射向晶面（入射角 a=0°），在某个晶面被某一能级的轨道电子（靶电子）散射，散射
电子将在定向磁偏转作用下分布在以入射轴为主轴的某个锥面附近，沿这个锥面张开的一个
或大或小的立体角就是定向磁偏转的散射立体角，可将该锥面称为散射锥面。散射锥面的锥
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