Eine Änderung der Einheiten in der Bethe-Formel

Ich lese gerade das folgende Papier durch: Monte Carlo Simulation of Non Relativistic Electron Scattering von W. Williamson und GC Duncan.

Im folgenden Absatz möchte ich wissen, wie man ankommt ( 2 ) aus ( 1 ) . (Es ist im Grunde eine Änderung der Einheiten) :

Bethe hat einen Ausdruck abgeleitet, der die kinetische Energie angibt, die ein nicht-relativistisches Elektron verliert, wenn es einen langen Weg durchläuft D S in Materie. Wir nehmen an, dass die Energie, die das Elektron pro Weglängeneinheit verliert, durch die Bethe-Formel gegeben ist:

(1) D T D S = 2 π e 4 T N Z ln ( 2 T ( e v ) 11.5 Z )

In Gl. (ICH), T ist die kinetische Energie des Elektrons, e ist die Elektronenladung, N ist die Anzahl der Zielatome pro C M 3 , Und Z ist die Ordnungszahl. Für Berechnungen ist es zweckmäßig, den Energieverlust in Einheiten von auszudrücken k e v μ M und hinsichtlich des Atomgewichts und der Dichte des Zielmaterials. In diesen Einheiten ist Gl. ( 1 ) wird:

(2) D T D S = 7.83 ( ρ Z A T ) ln ( 174 T Z ) ( k e v μ M )
wo in Gleichung ( 2 ) ρ ( G C M 3 ) ist die Dichte des Ziels, A ( G ) ist das Atomgewicht des Ziels und T ( k e v ) ist die elektronische kinetische Energie.

Das Problem ist mit dem numerischen Koeffizienten 7.83 , wobei die numerischen Werte von e Und π Und N = ρ N A A werden in Gleichung eingesetzt ( 1 ) . In CGS-Einheiten e = 4.80320427 × 10 10 ( F R ) , was beim Einsetzen einen falschen Wert ergibt ( 1 ) . (Ich habe herausgefunden, dass man das richtige Ergebnis erhält, wenn man es dividiert durch 1.602 × 10 19 , die elektronische Ladung in SI ist).

Natürlich! Und warum es nicht geht, ist meine Frage.
Nein, ich meine, Sie müssen die Frage bearbeiten, um zu beschreiben, was Sie versucht haben und warum es nicht funktioniert hat. Sie sollten sich die Hinweise in unserer Hausaufgabenrichtlinie ansehen ; Unabhängig davon, ob dies tatsächlich eine Hausaufgabenfrage ist oder nicht, gibt es dort einige gute Informationen darüber, wie man eine Frage schreibt, die Anstrengung zeigt.
Die Idee ist nicht nur, dich leiden zu lassen. Wenn Sie erklären, was Sie tun und was nicht verstehen und welches Thema Sie besonders verwirrt, ist es viel einfacher, eine fokussierte Antwort zu schreiben, die Ihre Verwirrung erklärt. Betrachten Sie dies nicht nur als Höflichkeit gegenüber der Person, die die Antwort schreibt, sondern auch als etwas, das Ihnen hilft, schneller eine Antwort zu erhalten, da die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass die Leute eine gut erklärte Frage beantworten.
@DavidZ Ich habe die Frage bearbeitet, um Ihren Standards zu entsprechen.

Antworten (2)

Gleichung (1) ist dimensional korrekt, wenn die Elektronenladung in Franklins gemessen wird und T in Erg gemessen wird. Wenn Sie andere Einheiten wünschen, müssen Sie eine Substitution vom Typ Wallot-Stroud verwenden.

Das Maß von T ist in erg, aber keV werden ebenfalls gesucht, S ist in cm, muss aber in um angegeben werden.

Dann schreibst du T  Erg S  cm = 2 π e 4 T  Erg N  Atome . . . Da hier keine numerische Konstante benötigt wird, erscheint sie, wenn Sie Werte ersetzen.

Das Grundprinzip hier ist, dass so etwas wie T ist eine Anzahl von keV , aber die Gleichung erwartet, dass es drin ist Erg . Das Mittel, dies umzuwandeln, besteht dann darin, sich das vorzustellen T wird T  keV Erg keV Der zweite Faktor ist eine reine Zahl, und man fegt diese zusammen mit den bereits in der Gleichung enthaltenen Konstanten ( 2 π e 4 ), um die numerische Konstante für diese Einheiten anzugeben. Die hier angegebenen Werte müssen reziprok werden.

1  Erg = 10 7 / 1.60211 19 eV = 6.24 10 8  keV

1  cm = 10 2 / 10 6  Mikrometer = 10 4 Mikrometer

1  Atom = 1 / 6.023 10 24  g-Mol

Wir setzen diese Werte in die Gleichung ein, zusammen mit denen, die bereits vorhanden sind, als

T / S ( 1 e 4 / 6.24 e 8 ) = ( 2 π ( 4.8032 e 10 ) 4 6.24 e 8 ) ( 6.023 10 24 )

Die numerische Konstante ist dann die rechte Seite dividiert durch die linke Seite, denn diejenigen Werte, die keine cgs mehr sind, ergeben sich dann aus der obigen Gleichung, die direkt zu dem gesuchten Wert führt.

die Energieeinheit muss auf eingestellt werden e v für beide Seiten