外語教學心理學

[拼音]：hefanying guangxue moxing

[英文]：optical model of nuclear reaction

把入射粒子同靶核碰撞而被散射（或吸收）的過程描述為入射粒子在靶核平均勢場中的運動的一種核反應模型。這種勢場又稱為光學勢。為了能夠包括吸收，光學勢應當是複數勢（類似於用復折射率描述半透明的玻璃球對入射光的散射和吸收）：

V＝U +iW，

其中U 和W 分別為勢場的實部和虛部（引入虛部主要用來描述靶核對入射粒子的吸收），它們除了依賴於入射粒子的型別以及空間座標、自旋以外，還依賴於入射粒子的能量。光學勢通常是用唯象方法確定的，也可通過核結構的微觀理論作近似的計算，以中子入射為例，在粗糙的計算中，U 和W 都被選為直角勢阱，阱深和半徑當作可調參量處理。在更仔細的理論計算中，實部U包括中心勢 U0(r)和一個自旋軌道項。U0(r)被假定為同原子核中核子密度分佈相似的伍茲-薩克遜形式：

，

其中r是入射粒子同靶核中心的距離，V0代表強度，其值同入射能有關，R0是入射粒子半徑與靶核半徑之和，大約等於靶核半徑，a0是表面厚度參量，它決定U0(r)核表面處隨r的增大而趨於零的速率。關於U 中的自旋軌道項，也可把徑向因子假定為伍茲-薩克遜勢對r的微商，也帶有3個參量。虛部W 的徑向因子有兩種型別，一種是體吸收勢，仍然可取為伍茲-薩克遜形式；另一種是表面吸收勢，常取為伍茲-薩克遜形式對r的微商。關於U 和W 中所包含的參量，要藉助散射截面和吸收截面等的實驗資料，才能定出具體的數值。

在一定的光學勢下，可以計算出散射截面和吸收截面。其中散射截面又稱為光學勢散射截面（或形狀散射截面）。這些截面還不能直接解釋為實驗上觀察到的散射截面和反應截。因為入射粒子被靶核吸收後可以形成長壽命的複合核，複合核沿彈性道衰變時，也可以對散射截面有貢獻。把觀察的散射截面對入射能作了區域性平均之後（平均散射截面），應當等於光學勢彈性散射截面與平均的複合核散射截面之和。根據同樣的理由，從光學模型的吸收截面中減去平均複合核散射截面之後，就代表平均的反應截面。由此還可以知道，光學模型得出的總截面就是平均總截面。

當入射能量比較高，複合核彈性散射可以忽略不計時，由光學模型決定的總截面、散射截面及吸收截面可以直接作反應的總截面、散射截面及反應截面。適當選擇參量後計算結果同實驗觀察結果符合得很好。總截面隨入射粒子能量和靶核質量數變化的起伏現象在光學模型中得到很好的解釋，這是光學模型最早的成就之一。

光學模型對彈性散射角分佈的解釋也十分成功。下圖給出 30.3MeV質子在一系列核上的彈性散射角分佈，實線代表光學模型計算值。

長時間以來已經作了大量有關光學模型的理論和實驗工作，積累了有關光學勢的豐富資料。

光學模型只是描述入射粒子同靶核相互作用的平均行為，唯象光學勢參量隨入射粒子能量及靶核的變化有一定的規律性，但仍然存在著一些不確定性。對於重離子核反應，入射粒子和靶核都是複雜的原子核，入射粒子中的核子受靶核平均場的作用，靶核中的核子也受到彈核平均場的作用。這樣，光學勢的概念就不像在輕粒子的核反應中那樣清晰了。光學勢參量具有更大的不確定性，而且也得不到適合不同重離子的統一光學勢。