\chapter{Bohr'sche Näherung für Streutheorie} % \begin{figure}[H] \centering % \includegraphics{pdf/IV/03-00-00.pdf} % \end{figure} \section{Geometrie} % \begin{figure}[H] \centering % \includegraphics{pdf/IV/03-01-00.pdf} % \end{figure} \section{Stat SG} \equationblock{\Phi\sbk{\vec{r}} = \Phi^\text{in}\sbk{\vec{n}} + \Phi^\text{ex}\sbk{\vec{r}}} mit \equationblock{\Phi^\text{ex}\sbk{\vec{r}} \longrightarrow^{\vec{r}\rightarrow\infty} f\sbk{\theta,\Phi} \frac{e^{\i k \vec{r}}}{r}} und \equationblock{\Phi^\text{in}\sbk{\vec{r}} = e^{i \vec{k} \vec{r}}} SG: \begin{align} \sbk{-\frac{\hbar^2}{2 \mu} \vec{\nabla}^2 + V\sbk{\vec{r}}} \Phi\sbk{\vec{r}} &= E \Phi\sbk{\vec{r}} &\left| -\frac{2 \mu}{\hbar^2} \right. \\ \sbk{\vec{\nabla}^2 - V\sbk{\vec{r}}} \Phi\sbk{\vec{r}} &= -\frac{2 \mu}{\hbar^2} E \Phi\sbk{\vec{r}} &\left; E = \frac{\hbar^2}{2 \mu} k^2 \right. \\ \rightarrow \sbk{\vec{\nabla}^2 + k^2} \Phi\sbk{\vec{r}} &= V\sbk{\vec{r}} \Phi\sbk{r} \end{align} Green's Funktion Ansatz \begin{align} &\sbk{\vec{\nabla}^2 + k^2} G^0\sbk{\vec{r}-\vec{r'}} = \delta\sbk{\vec{r}-\vec{r'}} \\ &\Phi\sbk{\vec{r}} = \intgru{}{r'} G^\sbk{0}\sbk{\vec{r}-\vec{r'}} V\sbk{\vec{r'}} \Phi\sbk{\vec{r'}} + \underbrace{\Phi^\sbk{0}\sbk{\vec{r}}}_{\text{beliebige Lösung der homogenen Gl.}} \end{align} \begin{enumerate} \item für $V = 0$: \equationblock{\Phi\sbk{\vec{r}} = \Phi^\sbk{0}\sbk{\vec{r}} = e^{\i \vec{k} \vec{r}}} \item in $\bigOb{V}$: \equationblock{\Phi{\vec{r}} \approx \sbk{\intgru{}{\vec{r}} G^\sbk{0}\sbk{\vec{r}-\vec{r'}} v\sbk{\vec{r}} e^{\i \vec{k} \vec{r}}} + e^{\i \vec{r} \vec{r}}} \item im Prinzip iterieren: \begin{align} \Phi &= \Phi^0 + \G^\sbk{0}v \Phi^0 + G^\sbk{0} v G^\sbk{0} \Phi^\sbk{0} + \ldots &= \frac{1}{1 - G^\sbk{0} v} \Phi^\sbk{0} &\left( geometrische Reihe \right) \end{align} formal exakt, praktische ziemlich nutzlos \end{enumerate} \section{Berechnung der Green'schen Funktion} \begin{align} \sbk{\vec{\nabla}^2 + k^2} G\sbk{\vec{u}} &= \delta\sbk{\vec{u}} &\left| \intgru{e^{-\i \vec{q} \vec{u}}}{\vec{u}} \right. \\ \sbk{-\vec{q}^2 + k^2} G\sbk{q} &= 1 \\ G\sbk{q} &= \frac{1}{k^2 - q^2} \\ G\sbk{\vec{ u}} &= \intgru{\frac{1}{\sbk{2 \pi}^2} \frac{1}{k^2 - q^2} e^{\i \vec{q} \vec{u}}}{q} \\ &= \frac{1}{4 \pi^2} \intgr{-1}{+1}{\intgr{0}{\infty}{q^2 \frac{1}{k^2 - q^2} e^{\i q u \cosb{\theta}}}{q}}{\sbk{\cosb{\theta}}} \\ &= \frac{1}{4 \pi^2} \intgr{0}{\infty}{\frac{q^2}{\i q u} \sbk{e^{\i q u} - e^{-\i q u}} \frac{1}{k^2 - q^2}}{q} \\ &= \frac{1}{4 \pi^2} \frac{1}{\i n} \intgrinf{\frac{q e^{\i q n}}{k^2 -q^2}}{q} &= \frac{1}{4 \pi^2} \frac{1}{\i n} \intgrinf{\frac{q e^{\i q u}}{k^2 - q^2 + \i \epsilon}}{q} \\ \text{Residuensatz} \Rightarrow &= \frac{1}{4 \pi^2} \frac{1}{\i u} 2 \pi \i \underbrace{Res\sbk{q=k}_{\epsilon \rightarrow 0}}_{-\frac{k}{2 k} e^{\i k u} \\ G\sbk{u} &= -\frac{1}{4 \pi u} e^{\i k u} \end{align} % \begin{figure}[H] \centering % \includegraphics{pdf/IV/03-03-00.pdf} % \end{figure} \section{Bohr'sche Näherung} \equationblock{} \section{Streuamplitude und differentieller Wirkungsquerschnitt} Bsp.: abgeschirmtes Coulomb-Potential Yukawa Potential \begin{align} V\sbk{r} &= \frac{l^2}{r} l^{-\frac{r}{r_0}} \\ V\sbk{q} &= \frac{4 \pi l^2}{q}\intgr{0}{\infty}{\sinb{q r'} l^{-\frac{r}{r_0}}}{r'} \\ &= 4 \pi l^2 \frac{1}{q^2 + \frac{1}{r_0^2}} \\ \diffTfrac{r}{\Omega} &= \frac{l^2}{4 \mu^2 \tilde{V}^4 \sin^4\sbk{\frac{\theta}{2}}} &\left \tilde{V} = \frac{\hbar k}{\mu} \left. \end{align} Rutherford'sche Streuquerschnitt für das Coulomb-Problem