Электрондардың дифракциясы

Кіріспе

Электрондардың дифракциясы / electron diffraction — бастапқы шоқтардан белгілі бір бұрышқа ауытқыған қосымша электрондардың шоғы пайда болатын, электрондардың кристалдардан немесе сұйықтар мен газ молекулаларынан серпімді шашырауы.
Жарықтың толқындық қасиетімен қатар корпускулдық қасиеті болатыны белгілі. Жарықтың таралу кезінде (интерференция, дифракция) толқындық қасиеті байқалады, ал жарық заттармен әрекеттескенде (фотоэффект, атомдардың жарықты жұтуы және шығаруы) корпускулдық қасиеті байқалады. Фотонның бөлшек (энергиясы Е мен импульсі Р) ретінде толқындық қасиеті (жиілігі ν мен толқын ұзындығы λ ) арасында келесі қатынастар бар
, , мұндағы h=6,63•10-34 Дж•c – Планк тұрақтысы.

Франсуз физигі Луи де Бройль в 1924 ж. толқындық қасиет пен корпускулдық қасиет тек жарыққа ғана тән емес, бұл қасиеттер материалдық денелер үшін де тән деген болжам айтты. Оның болжамы бойынша v жылдамдықпен қозғалған массасы m денеге толқын ұзындығы қатынсымен анықталатын толқындық процесс сәйкес келеді. Толқындық қасиеттер әсіресе массалары өте аз элементар бөлшектерде айқын байқалады. Үйткені олардағы толқын ұзындығы атомдардың кристалдық торының өлшемдеріне сәйкес болады. Бұл жағдайда бөлшектер шоғының кристалдық тормен әрекеттесуі кезінде дифракция құбылысы байқалады. Мысалы, энергиясы 150 эВ электронға λ≈10-10 м. Толқын ұзындығы сәйкес келеді. Бұл ұзындық атомаралық қашықтықтай. Сондықтан электрондар шоғы кристалда толқынға ұқсас шашырайды, яғни дифракция заңына сәйкес келеді. Электрондардың кристалда шашырауының моделі ретінде ой тәжірибесіндегі электрондардың бірөлшемді торда дифракциялануы деп қарастыруға болады. Толқындық көзқараста бұл ой тәжірибесі оптикадағы дифракциялық тордағы тәжірибеге толық эквивалентті. Фотопленкадағы дифракциялық сурет (электронограмма) кристалдық тордың үшөлшемді болатыны туралы ақпарат береді. Негізгі дифракциялық максимумдардың пайда болу орны тор формуласымен анықталады , мұндағы d – тор периоды, - угол дифракция бұрышы, m- бүтін сан (порядок дифракциялық максимумның рет саны), λ-де Бройль толқын ұзындығы. Диракциялық бұрыш аз жағдайда . Егер фотопластинканы тордан белгілі бір L қашықтықта ораластырсақ, онда пластинада ені жіңішке дифракциялық жолақтар көрінеді. Олардың орны (дифракция бұрышы аз жағдайда) формуласымен анықталады.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Семей қаласындағы Шәкәрім атындағы мемлекеттік университеті

Тақырыбы:Электрондардың дифракциясы

Орындаған:Қалиханова Әсел

Семей 2015
Электрондардың дифракциясы electron diffraction -- бастапқы шоқтардан белгілі бір бұрышқа ауытқыған қосымша электрондардың шоғы пайда болатын, электрондардың кристалдардан немесе сұйықтар мен газ молекулаларынан серпімді шашырауы.
Жарықтың толқындық қасиетімен қатар корпускулдық қасиеті болатыны белгілі. Жарықтың таралу кезінде (интерференция, дифракция) толқындық қасиеті байқалады, ал жарық заттармен әрекеттескенде (фотоэффект, атомдардың жарықты жұтуы және шығаруы) корпускулдық қасиеті байқалады. Фотонның бөлшек (энергиясы Е мен импульсі Р) ретінде толқындық қасиеті (жиілігі ν мен толқын ұзындығы λ ) арасында келесі қатынастар бар
, , мұндағы h=6,63·10-34 Дж·c - Планк тұрақтысы.

Франсуз физигі Луи де Бройль в 1924 ж. толқындық қасиет пен корпускулдық қасиет тек жарыққа ғана тән емес, бұл қасиеттер материалдық денелер үшін де тән деген болжам айтты. Оның болжамы бойынша v жылдамдықпен қозғалған массасы m денеге толқын ұзындығы қатынсымен анықталатын толқындық процесс сәйкес келеді. Толқындық қасиеттер әсіресе массалары өте аз элементар бөлшектерде айқын байқалады. Үйткені олардағы толқын ұзындығы атомдардың кристалдық торының өлшемдеріне сәйкес болады. Бұл жағдайда бөлшектер шоғының кристалдық тормен әрекеттесуі кезінде дифракция құбылысы байқалады. Мысалы, энергиясы 150 эВ электронға λ≈10-10 м. Толқын ұзындығы сәйкес келеді. Бұл ұзындық атомаралық қашықтықтай. Сондықтан электрондар шоғы кристалда толқынға ұқсас шашырайды, яғни дифракция заңына сәйкес келеді. Электрондардың кристалда шашырауының моделі ретінде ой тәжірибесіндегі электрондардың бірөлшемді торда дифракциялануы деп қарастыруға болады. Толқындық көзқараста бұл ой тәжірибесі оптикадағы дифракциялық тордағы тәжірибеге толық эквивалентті. Фотопленкадағы дифракциялық сурет (электронограмма) кристалдық тордың үшөлшемді болатыны туралы ақпарат береді. Негізгі дифракциялық максимумдардың пайда болу орны тор формуласымен анықталады , мұндағы d - тор периоды, - угол дифракция бұрышы, m- бүтін сан (порядок дифракциялық максимумның рет саны), λ-де Бройль толқын ұзындығы. Диракциялық бұрыш аз жағдайда . Егер фотопластинканы тордан белгілі бір L қашықтықта ораластырсақ, онда пластинада ені жіңішке дифракциялық жолақтар көрінеді. Олардың орны (дифракция бұрышы аз жағдайда) формуласымен анықталады.
Кванттық физикада дифракциялық суреттердің интенсивтілігінің таралуы электрондардың экран нүктелеріне түсу ықтималдығының таралуы ретінде қарастырылады. Әр электрон тормен толқын ретінде әрекетеседі (яғни тор элементтерінің бәрімен толық әрекеттеседі), бірақ экранда ықтималдық процесс нәтижесі ретінде көрініс табады.
Дифракциялық тәжірибенің нәтижесі бойынша, ядроның өлшемі 10-15 м -дей болса, 10-34 м толқын ұзындығын көру мүмкін емес екендігі белгілі. Ал микроскопиялық денелерге өтетін болсақ, мәселе басқаша. Мысалы, жылдамдығы 106 мс және массасы mэ=9,1∙10-31кг электрон үшін де-Бройль толқын ұзындығы м шамасында болады.
Де-Бройль болжамы 1927ж никель монокристалынан электрондардың шашырауын бақылаған К. Дэвиссон мен Л. Джермердің тәжірибелерінде
(10.1-сурет) расталды.
Электрондық зеңбірек электронды белгілі бір жылдамдықпен шығарып, никель монокристалына тиіп және одан электрондар шоғы шашырайды. Шашыраған электрондарды қабылдаушы ретінде Фарадей цилиндрі қолданылды, Фарадей цилиндріне түскен электрондар саны цилиндрдің электр тізбегіндегі ток күшіне пропорционал болған. Классикалық физика тұрғысынан электрондар мүмкін болатын бұрыштармен шашырауы керек. Бірақ та электрондардың -тан кіші бұрыштармен шашырауын бақылағанда, электр тізбегіндегі шашыраған электрондардың ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.