电子衍射实验.ppt

电子衍射实验.ppt(1)观察快速电子穿过多晶体薄膜的衍射现象。(2)验证德布罗意关系式一联系波长和电压的公式,从而证明电子具有波粒二象性。(3)初步掌握金属多晶体薄膜的制备技术。一、、实验原理1德布罗意波1924年德布罗意提出:运动的实物粒子(如电子、质子等)都有一种波与之对应,并认为粒子的特征波长与动量(p)之间的关系应当与光子的相同,联系这种波的关系式是:式中是物质波的波长,h是普朗克常数,p是粒子的动量,m是运动粒子的质量,v是它的速度。(1)式称为德布罗意波的关系式。(1)-VictorPierreRaymonddeBroglie,FranceTheNobelPrizeinPhysics1929"forhisdiscoveryofthewavenatureofelectrons"(Davisson)和孔斯曼就观察到电子被多晶体的金属表面散射时,在某几个角度上散射较强,当时未有合理地解释这种现表,其实这已经显示电子的波动性。戴维孙和革末继续进行了电子在晶体上散射的实验,到1927年发表了较准确的测量结果。同时汤姆孙(Thomson)也独立地作过实验,让快速电子穿过多晶体薄膜,并在荧光屏上看到了衍射环,测出衍射环的半径之后,由布拉格公式算出的波长,都和德布罗意公式预言的一致。"fortheirexperimentaldiscoveryofthediffractionofelectronsbycrystals"ClintonJosephDavisson,ePagetThomson,(本实验用的直流高压电源其值可达50kV),电子从电场得到的能量为eV,全部变为电子的动能。若近似地认为电子的初速为零,则由此得到初速为零的电子受加速电场作用后的速度为将(3)式代入(1)式得到电子波长公式为(2)(3)式中e是电子电量,代入e、m和h的值得出V用伏特,实验中测得加速电压的值,由(5)式就可算出波长。(4)(5),在一个特制的阴极射线管里,加速电子让它穿过某种晶体薄膜后在萤光屏上观察衍射现象,如图1所示。Left:TheDebye-:,所以衍射最强点的位置由布拉格定律所确定:式中是波长,d是晶体的晶面间距,是入射电子束和晶面间的夹角。n是整数,称为衍射级次。(6)1:Sin22:Sin23…=::从实验结果求得Sin1,Sin2,Sin3…的值后,由连比关系式可进一步确定衍射环的晶面指数,这种分析称为谱线的指标化。对于立方晶系(7)(8)