v实验简介v实验目的v实验仪器v实验原理v实验内容 - 南京信息工程大学.PDFVIP

v实验简介 v实验目的 v实验仪器 v实验原理 v实验内容 南京信息工程大学物理实验教学中心 陈玉林 实验简介 在物理学的发展史上，关于光的 粒子性”和 波 动性”的争论曾延续了很长一段时期。人们最终接 受了光既具有粒子性又具有波动性，即光具有波粒 二象性。受此启发，德布罗意（deBeroglie ）提出 了一切微观粒子都具有波粒二象性的大胆假设。 1927年戴维逊（Davisson ）和革末（Germer ）用电 子衍射实验证 了电子具有波动性，并测定了电子 波的波长，从而验证了德布罗意假设。薛定谔 （Schrodinger）等人在此基础上创立了描述微观粒 子运动的基本理论——量子力学。德布罗意 戴维 逊和革末也因此而获得诺贝尔尔物理学奖。现在， 电子衍射技术已成为分析各种固体薄膜和表面层晶 体结构的先进方法。 电子衍射 验对确立电子的波粒二象性和建立 量子力学起过重要作用。1924年法国物理学家德布 罗意在光的波粒二象性的启示下，提出实物粒子如 电子、质子等也具有波性的假设。当时，人们已经 掌握了X射线的晶体衍射知识。这为从实验上证 德布罗意假设提供了有利因素。1927年戴维逊和革 末发表了他们用低速电子轰击镍单晶产生电子衍射 的实验结果。两个月后（1928年），英国的汤姆逊 和雷德发表了他们用高速电子穿透物质薄片直接获 得的电子衍射花纹，他们从实验测得的电子波的波 长，与按德布罗意公式计算出的波长相吻合，从而 成为第一批证实德布罗意假设的实验。 本实验就是用类似汤姆逊的方法，验证德布罗 意假设。 实验目的 1. 求运动电子的波长，验证德布罗意假说 2. 测定普朗克常数 实验仪器： 实验仪器： DF型电子衍射仪 实验原理： 实验原理： 1. 德布罗意假设及电子波长公式 德布罗意认为，对于一个质量为m 、运动速度为v 的实物粒子，从粒子性方面来看，它具有能量E和动量 P ；而从波动性方面来看，它又具有波长 和频率ν， 这些量之间应满足下列关系： E mc2 hn P mv h / l 式中h为普朗克常数，c为真空中的光速， 为德布罗 意波长。由上式可以得到： h h l P mv 这就是德布罗意公式。 2. 电子衍射的基本理论 根据晶体学知识，晶体中的 粒子是呈规则 列的，具有点 阵结构，因此可以把晶体看作 三维光栅。这种光栅的光栅常 数要比普通人工刻制的光栅小 好几个量级。当高速电子束穿 过晶体薄膜时所发生的衍射现 象与X射线穿过多晶体进所发 生的衍射现象相类似。它们衍 射的方向均满足布拉格公式： 2d sinq nl (n = 0 ，1，2 ， ) 式中 为入射电子波的波长，d为相邻晶面间的距离，即晶面间 距，θ为电子波的掠射角，n是整数，称为衍射级次 （如图2 ）。 本实验是观察多晶体样品 （靶）金的电子衍射。多晶 样品是取向杂乱的小晶粒的 集合体。电子衍射图象可以 看成是这些小晶粒的电子衍 射图象的重迭。由于这些小 晶粒的取向是完全杂乱的， 因此靶的衍射图象是与入射 电子来向对称的许多同心圆 环，如图3示。也就是在荧 光屏上所看到的光环。 实验内容及步骤： 实验内容及步骤： 1. 定性观察电子衍射图象； 2. 对不同的加速电压 （10KV 11KV 12KV 13KV ）用毫米刻度尺，从荧光屏上直接测量衍 射环的直径2r ;