3.6.1 碰撞（散射）截面碰撞（散射）截面第二章曾经第二章曾经对分子碰撞过程利用下图做较为直观而又对分子碰撞过程利用下图做较为直观而又十分简单的定性分析，十分简单的定性分析， 在分析中假定两分子作对心碰撞。在分析中假定两分子作对心碰撞。 实际上两分子作对心碰撞概率非常小实际上两分子作对心碰撞概率非常小, ,大量发生的是非对心碰撞。大量发生的是非对心碰撞。 下面讨论非对心碰撞。下面讨论非对心碰撞。 引入碰撞截面概念引入碰撞截面概念: :图表示视作质点的图表示视作质点的 B B 分子束平行射向静止的分子束平行射向静止的 A A 分子分子时，时，B B 分子的轨迹线分子的轨迹线. .A A 分子的质心在分子的质心在O O。 由由图图可可见见，B B 分分子子在在接接近近 A A 分分子子时时受受到到 A A 的的作作用用而而使轨迹线发生偏折。使轨迹线发生偏折。定定义义“偏偏折折角角”:”:它它是是 B B 分分子子射射向向 A A 分分子子时时的的轨轨迹迹线线与离开与离开A A 分子时的轨迹线间的交角。分子时的轨迹线间的交角。 偏折角随偏折角随 B B 分子与分子与 O O 点间垂直距离点间垂直距离 b b 增大而减小。增大而减小。 在在距离距离d 恰正恰正开始不偏折开始不偏折 令令当当 b b 增增大大到到偏偏折折角角开开始始变变为为零零时时的的数数值值为为d, d, 则则 d d 称为分子有效直径。称为分子有效直径。 由由于于平平行行射射线线束束可可分分布布O O 的的四四周周，这这样样就就以以O O 为为圆圆心心“截截”出半径为出半径为d d 的垂直于平行射线束的圆。的垂直于平行射线束的圆。在在距离距离 d 恰正开始恰正开始不偏折不偏折,d 分子有效直径分子有效直径 所所有有射射向向圆圆内内区区域域的的视视作作质质点点的的 B B 分分子子都都会会发发生生偏折，因而都会被偏折，因而都会被 A A 分子散射。分子散射。 所有射向圆外区域的所有射向圆外区域的 B B 分子都不会发生偏折，因而分子都不会发生偏折，因而都不会被散射。都不会被散射。 圆圆的的面面积积 d d 2 2 称称为为分分子子散散射射截截面面，也也称称分分子子碰碰撞截面。撞截面。 在在距离距离 d 恰正开始恰正开始不偏折不偏折,d 分子有效直径分子有效直径 碰撞截面中最简单的情况是刚球势的碰撞截面碰撞截面中最简单的情况是刚球势的碰撞截面 。 不不管管两两同同种种分分子子相相对对速速率率多多大大，分分子子有有效效直直径径总总等等于于刚球的直径刚球的直径。 对对于于有有效效直直径径分分别别为为d d1 1、d d2 2的的两两刚刚球球分分子子间间的的碰碰撞撞，其其碰撞截面为碰撞截面为 ( (d d 1 1+ +d d 2 2 ) )2 2 /4 /4 刚性球的碰撞截面是以刚性球的碰撞截面是以( (d d 1 1+ +d d 2 2 ) /2 ) /2 为为半径的圆半径的圆, ,可可以从下面的图清楚地看到。以从下面的图清楚地看到。刚性分子碰撞截面可比喻为古代战争用的盾牌，而被刚性分子碰撞截面可比喻为古代战争用的盾牌，而被碰撞的其它视为质点的碰撞的其它视为质点的 B B分子可比喻为箭。分子可比喻为箭。