Формула N(L)
= jnSLσ для числа частиц, испытавших в единицу времени взаимодействие с ядрами
мишени и изменивших траекторию, справедлива для тонкой мишени (критерий тонкости
будет сформулирован ниже). В случае мишени любой толщины (назовём её «толстой»)
эта формула должна быть изменена, так как плотность потока j падающих частиц
уменьшается по мере их продвижения вглубь мишени.
Рассмотрим схему опыта:
Частицы, испытавшие рассеяние внутри мишени, отклоняются от своей первоначальной траектории и не попадают в счётчик, имеющий малый поперечный размер. В тонком слое dx в мишени на глубине х произойдёт число рассеяний dN(x), определяемое выражением
dN(x) = –j(x)·n·S·dx·σ, (1)
являющимся очевидной модификацией приведённого в начале данного Приложения соотношения (знак «минус» указывает на уменьшение частиц в пучке). Разделим обе части выражения (1) на S:
dN(x)/S = –j(x)·n·dx·σ. (2)
В то же время левая часть (2) это изменение плотности потока частиц при прохождении тонкого слоя, т. е. dN(x)/S = dj(x). Получаем
dj(x) = –j(x)·n·σ·dx
и, интегрируя с условием x = L, имеем
j(L) = j(0)e–nσL. (3)
Количество частиц N(L), испытавших рассеяние при прохождении ими мишени толщиной L, даётся соотношением N(L) = [j(()) – j(L)]S. Откуда, обозначая j(0) ≡ j, приходим к формуле
N(L) = jS(1 – e–nσL). (4)
Она справедлива при любой толщине мишени. Если nσL
<< 1 (критерий тонкой
мишени), то
1 – e–nσL ≈
nσL и приходим к уже
приведённому в начале Приложения соотношению N(L) ≈
jnSLσ.