电子衍射实验是曾荣获诺贝尔奖金的重大近代物理实验之一,也是现代分析测试技术中,分析物质结构,特别是分析表面结构最重要的方法之一。现代晶体生长过程中,用电子衍射方法进行监控,也十分普遍。1927年Davsso和Germer首次实验验证了DeBroglie关于微观粒子具有波粒二象性的理论假说,奠定了现代量子物理学的实验基础。本实验主要用于多晶体的电子衍射现象,测量运动电子的波长;验证德布罗意关系。
实验目的
验证电子具有波动性的假设;
了解电子衍射和电子衍射实验对物理学发展的意义;
了解电子衍射在研究晶体结构中的应用;
实验仪器
电子衍射,真空机组,复合真空计,数码相机,微机
实验原理
电子的波粒二象性
波在传播过程中遇到障碍物时会绕过障碍物继续传播,在经典物理学中称为波的衍射,光在传播过程表现出波的衍射性,光还表现出干涉和偏振现象,表明光有波动性;光电效应揭示光与物质相互作用时表现出粒子性,其能量有一个不能连续分割的最小单元,即普朗克1900年首先作为一个基本假设提出来的普朗克关系
E为光子的能量,v为光的频率,h为普朗克常数,光具有波粒二象性。电子在与电磁场相互作用时表现为粒子性,在另一些相互作用过程中是否会表现出波动性?德布罗意从光的波粒二象性得到启发,在19231924年间提出电子具有波粒二象性的假设,
E为电子的能量,为电子的动量,为平面波的圆频率,为平面波的波矢量,为约化普朗克常数;波矢量的大小与波长的关系为,称为德布罗意关系。电子具有波粒二象性的假设,拉开了量子力学革命的序幕。
电子具有波动性假设的实验验证是电子的晶体衍射实验。电子被电场加速后,电子的动能等于电子的电荷乘加速电压,即考虑到高速运动的相对论效应,电子的动量由德布罗意关系得真空中的光速,电子的...
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