|
В нейтронной оптике для анализа строения вещества используются волны де Бройля медленных (тепловых) нейтронов. Если соответствующая длина волны сравнима с межатомным расстоянием, то для описания волновых процессов удобно ввести показатель преломления нейтронов согласно формуле
, (10.3)
где
- скорость нейтронов в вакууме,
- скорость нейтронов в среде,
- кинетическая энергия нейтронов в вакууме,
- усреднённый по объёму среды потенциал взаимодействия нейтрона с ядрами вещества,
- концентрация атомных ядер,
- когерентная длина рассеяния нейтронов ядрами,
- масса нейтрона.
В отличие от электронов нейтроны не обладают электрическим зарядом, поэтому взаимодействуют в основном с атомными ядрами. Кроме того, нейтроны обладают магнитным моментом порядка ядерного магнетона
, (10.4)
где - масса протона, что обуславливает их взаимодействие с внутренним полем вещества.
Показатель преломления нейтронов даёт возможность количественно описывать такие волновые явления как отражение и преломление волн на границе раздела сред, дифракция на неоднородностях среды и периодических структурах, интерференция.
Например, если , что справедливо для большинства атомных ядер, нейтроны с кинетической энергией не могут проникнуть из вакуума в среду в силу полного внутреннего отражения волны де Бройля. Данный эффект используется для создания сосудов для хранения ультрахолодных нейтронов.
Источниками медленных нейтронов с кинетической энергией ( ) служат ядерные реакторы, у которых максимум энергетического спектра тепловых нейтронов лежит в области энергии .
|