Wie die Winkel zwischen Mitte-of-Messe und Lab Frames Relate

Die Quantenphysik Experimente finden im Laborsystem, aber Sie Streu Berechnungen in der Mitte-of-Masse-Rahmen, so dass Sie müssen wissen, wie der Winkel zwischen den beiden Rahmen zu beziehen.

Hier ist, wie das funktioniert: Die folgende Abbildung zeigt im Labor Rahmen Streuung.

Scattering im Labor Rahmen.
Scattering im Labor Rahmen.

Ein Partikel, das Reisen auf

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fällt auf einem anderen Teilchen, die im Ruhezustand ist

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Chance. Nach der Kollision wird die erste Teilchen gestreut bei

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und das andere Teilchen gestreut wird bei

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Jetzt in der Mitte-of-Masse-Rahmen, der Schwerpunkt ist stationär und die Partikel dann Richtung zueinander. Nachdem sie kollidieren, fahren sie in einem Winkel voneinander entfernt

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Sie haben hin und her zwischen diesen beiden Rahmen zu bewegen - das Laborsystem und der Mitte-of-Masse-Rahmen - so müssen Sie die Geschwindigkeiten und Winkeln zu beziehen (in einem nicht-relativistischen Weg).

Um beziehen sich die Winkel

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Sie beginnen mit der Feststellung, dass Sie eine Verbindung herstellen können

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mit der Geschwindigkeit des Massenmittelpunkt,

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Darüber hinaus ist hier, was Sie über die Geschwindigkeit der Teilchen 1 sagen kann, nachdem es kollidiert mit Teilchen 2:

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Jetzt können Sie die Komponenten dieser Geschwindigkeiten finden:

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Teilt man die Gleichung in der zweiten Kugel durch die in der ersten gibt Ihnen

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Aber wäre es nicht einfacher, wenn Sie in Zusammenhang stehen könnten

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durch etwas, das beinhaltete nicht die Geschwindigkeiten, nur die Massen, wie die folgenden?

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Nun, Sie können. Um zu sehen, dass, beginnen Sie mit

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Und Sie können das zeigen

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Sie können auch die Impulserhaltung nutzen zu sagen, was nach der Kollision passiert. In der Tat, da der Massenmittelpunkt stationär in der Center-of-Mass-Rahmen, der Gesamtimpuls vor und nach dem Stoß gleich Null in diesem Rahmen, wie folgt aus:

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Deswegen

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Und nach der Kollision,

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was bedeutet, dass

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Auch, wenn die Kollision elastisch ist, kinetische Energie wird zusätzlich zu Impuls erhalten, so dass heißt, die folgenden Bedingungen erfüllt ist:

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Substituieren

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in dieser Gleichung gibt Ihnen

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Vor dem Hintergrund dieser beiden Gleichungen können Sie wiederholen

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Dividieren der Größe jeder Seite

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durch die Größe der obigen Gleichung gibt Ihnen

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Und weil Sie früher sahen, dass

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substituierende

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in dieser Gleichung gibt Ihnen endlich

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Okay, das bezieht sich

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das ist, was Sie tun wollten. Unter Verwendung der Beziehung

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Sie können neu schreiben

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wie die folgenden:

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Sie können auch beziehen

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Sie können das zeigen

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die, ein wenig trig verwenden, bedeutet, dass

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Sie haben nun die Winkel zwischen dem Labor und in der Mitte-of-Masse Rahmen bezogen.

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