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分波法

中心势场具有球对称性,所以采用球谐函数为基也许会比较简单,即将本征波函数写为

而散射的情形要求

所以分波法的思想为把(2)用(1)展开

形式展开

(2)两部分分别写为(1)的形式,第一部分是固定的

第二部分只能形式地写

其中

假设(2)用(1)展开的展开系数为$A_{lm}$,则

求解自由情形径向方程

既然(1)是本征函数,那么应该满足薛定谔方程

利用球谐函数可知上式可化为

自由情形$V(r)\equiv0$,所以

两个线性无关解为

当半径很大时,渐近形式为

所以方便(球面波形式)起见,采用其线性叠加,即所谓的汉克尔函数

分波法结论

取$R_{kl}(r)=e^{i\delta_l}h_l^{(1)}(kr)+e^{-i\delta_l}h_l^{(2)}(kr)$,代入(1.4)

在半径很大时,根据(2.4)(2.5)得到渐近形式

将发散部分和汇聚部分分开

进而根据(1.3)得到

当$\hat k=\hat z$时,$Y_{lm}(\hat k)\neq0\Rightarrow m=0$,所以

进而微分散射截面和总截面分别为

应用:硬球势

硬球势的相移因子可根据硬球内部($r\le a$)波函数为零定出,即

从(2.3)可以看出,在$k\ll1$时,球贝塞尔函数相比于球诺伊曼函数而言是小量,所以

因此只有$l=0,\delta_0=-ka$最为显著,即s波散射