Волновые свойства микрочастиц. Опыт Дэвиссона и Джермера
Волновые свойства электронов экспериментально были обнару-жены в 1927 г. независимо К. Дэвиссоном и JI. Джермером, а также
Дж. Томсоном и П. Тартаковским.
Опыт Дэвиссона и Джермера заключалось в том, что они иссле-
| довали отражение медленных электро- | К гальванометру | |||
| нов (с энергией около 50 эВ) от поверх- | ||||
| ности монокристалла никеля. Схема | ||||
| опыта представлена на рис. 8.2.1. Пучок | А | С | ||
| электронов падал на поверхность моно- | ||||
| кристалла никеля, структура которого | ||||
| была хорошо известна из данных рент- | ||||
| геноструктурного анализа. Рассеянные | ||||
| электроны | улавливались специальным | |||
| электродом C, подключенным к чувст- | Кристалл | |||
| вительному | гальванометру. Электрод | |||
| мог перемещаться так, чтобы улавли- | никеля | |||
| вать электроны под различными угла- | Рис. 8.2.1 |
| Рис. 8.2.3 |
ми. В частности при энергии 54 эВ, получался максимум интенсивно-сти отраженный электронов для угла отражения 50°. Длина волны де Бройля для электронов с такой энергией составляет, согласно формуле (8.1.1), λБр = 16,7 нм. Под таким углом можно было наблюдать макси-мум интенсивности рентгеновского излучения с длиной волны λ = 16,7 нм. Данные результаты прекрасно доказывали правильность идеи де Бройля.
| Фотопластинка | Томсон и Тартаковский в своих | ||
| опытах пропускали пучок более быстрых | |||
| Фольга | электронов (с энергией в несколько де- | ||
| сятков кэВ) через металлическую фольгу. | |||
| Схема опыта на рис. 8.2.2. Пучок уско- | |||
| Пучок | ренных электронов проходил через тон- | ||
| электронов | кую металлическую фольгу и попадал на | ||
| фотопластинку. Электрон при ударе о | |||
| Рис. 8.2.2 | фотопластинку оказывает на нее такое же | ||
| действие, как и фотон. Полученная таким |
способом электронограмма (рис. 8.2.3, а) была сопоставлена с полу-ченной в аналогичных условиях рентгенограммой (рис. 8.2.3, б). Сходство обеих картин поразительно. Пользуясь подобными фото-графиями, Томсон проверил формулу де Бройля и определил по полу-ченным значениям и формуле (8.1.1) период кристаллической решет-ки металла, через который проходили электроны. Результаты совпали с известными ранее данными рентгеноструктурного анализа.
За исследования, блестяще подтвердившие представления кван-
| товой механики, Дэвиссон и | ||||
| Томсон | были награждены | в | ||
| 1937 г. Нобелевской премией по | ||||
| физике. Однако их работы не | ||||
| просто | подтвердили идею | де | ||
| Бройля, а привели к созданию | ||||
| таких мощных и распростра- | ||||
| ненных | методов исследования | а | б |
вещества, как дифракция мед-ленных электронов и просвечи-
вающая электронная микроскопия. В настоящее время дифракцияэлектронов на кристаллической решетке является мощным инстру-ментом изучения структуры твердого тела. Как показали более позд-
ние эксперименты, волновыми свойствами обладают также протоны, нейтроны и другие элементарные частицы.