Физическая энциклопедия - нейтронная оптика

раздел нейтронной физики, в рамках к-рого изучается вз-ствие медленных нейтронов со средой и с эл.-магн. и гравитац. полями. В условиях, когда длина волны де Бройля нейтрона l=h/mv (m масса нейтрона, v его скорость) сравнима с межат. расстояниями или больше их, существует нек-рая аналогия между распространением в среде фотонов и нейтронов.

В Н. о., так же как и в световой оптике, есть неск. типов явлений, описываемых либо в лучевом приближении (преломление и отражение нейтронных пучков на границе двух сред), либо в волновом (дифракция в периодич. структурах и на отд. неоднородностях). Комбинационному рассеянию света соответствует неупругое рассеяние нейтронов; круговой поляризации света можно сопоставить (в первом приближении) поляризацию нейтронов.

Аналогию между нейтронами и фотонами усиливает отсутствие у них электрич. заряда. Однако в отличие от квантов эл.-магн. поля нейтроны, двигаясь в среде, в осн. взаимодействуют с ат. ядрами, обладают магн. моментом и массой покоя, вследствие чего скорость распространения тепловых нейтронов в 105 -106 раз меньше, чем для фотонов той же длины волны. Показатель преломления n для нейтронов на границе вакуум среда равен: n=l/l1=v1/v, где l1, v1 длина волны и скорость нейтрона в среде, l, v в вакууме. Если ввести усреднённый по объёму в-ва потенциал U вз-ствия нейтрона с ядрами, то кннетич. энергия ?1 нейтрона в среде равна: ?1=?-U, где ? кинетич. энергия нейтрона в вакууме. Потенциал U связан со св-вами среды: U=h2Nb/pm, где N число ядер в ед. объёма, b когерентная длина рассеяния нейтронов ядрами. Отсюда n2 =?1/?=1-h2Nb/pm2v2=1-n2/v2, (1) где величина v0=h/m?(Nb/p) наз. граничной скоростью. Для большинства ядер b>0, поэтому U>0, ?1 .