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(完整)电子衍射实验报告--第1页

电子衍射实验

本实验采用与当年汤姆生的电子衍射实验相似的方法,用电子束透过金属薄膜,在荧光屏上观察电子衍射图样,

并通过衍射图测量电子波的波长。

一、实验目的:

测量运动电子的波长,验证德布罗意公式。理解真空中高速电子穿过晶体薄膜时的衍射现象,进一步理解电子的波动性。掌握晶

体对电子的衍射理论及对立方晶系的指标化方法;掌握测量立方晶系的晶格常数方法。

二、实验原理

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,在1924年,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。当时,人们已经掌握了X射线的晶体衍射知识,这为从实验上证实德布罗意假设

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。

薛定谔()等人在此基础上创立了描述微观粒子运动的基本理论一一量子力学,德布罗意、戴维逊

Schrodinger

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。

1924年德布罗意提出实物粒子也具有波粒二象性的假设,他认为粒子的特征波长入与动量的关系与光子相

P

h

同,即式中为普朗克常数,为动量。

I=_hP

P

设电子初速度为零,在电位差为V的电场中作加速运动。在电位差不太大时,即非相对论情况下,电子速度

2

vUc(光在真空中的速度),故m=mV

1-—m其中m为电子的静止质量。

止0。

12

eV=—m亠()

它所达到的速度v可由电场力所作的功来决定:2

V

2m

2

h1

将式()代入()中,得—』h1

21

J2emJv

3431

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