Эксперимент Дэвиссона–Джермера
-
История и обзор
- В конце 19 века считалось, что свет состоит из волн, а материя из локализованных частиц.
- Эйнштейн в 1905 году описал свет как дискретные кванты энергии (фотоны).
- В 1924 году де Бройль выдвинул гипотезу корпускулярно-волнового дуализма.
-
Эксперимент Дэвиссона-Гермера
- В 1923-1927 годах Дэвиссон и Джермер провели эксперимент по рассеянию электронов на никеле.
- Электроны показали дифракционную картину, подтвердив гипотезу де Бройля.
- В 1937 году Дэвиссон и Томсон получили Нобелевскую премию за этот эксперимент.
-
Ранние эксперименты
- Дэвиссон начал работу в 1921 году по изучению электронной бомбардировки.
- В 1924 году Гермер присоединился к эксперименту.
- Целью было изучение поверхности никеля, но эксперимент показал дифракционную картину.
-
Прорыв
- В 1926 году Дэвиссон узнал о квантовой механике на Оксфордской встрече.
- Борн использовал данные Дэвиссона для подтверждения гипотезы де Бройля.
- Дэвиссон внес изменения в конструкцию и получил сильный пик сигнала.
-
Дальнейшие эксперименты
- Дэвиссон продолжал эксперименты до 1927 года, проверяя формулу де Бройля.
- Наибольшая интенсивность наблюдалась при угле θ = 50° и напряжении 54 В.
- Макс фон Лауэ доказал, что кристаллическая структура служит дифракционной решеткой.
-
Эксперимент Дэвиссона и Гермера
- Дэвиссон и Гермер использовали электроны с кинетической энергией 54 эВ для дифракции на кристаллическом никеле.
- Длина волны электронов составила 0,165 нм, что соответствовало предсказаниям закона Брэгга.
- Результаты не соответствовали формуле Брэгга, но подтверждали теорию де Бройля о волновом поведении частиц.
-
Объяснение Ганса Бете
- Бете решил уравнение Шредингера для случая дифракции электронов.
- Это объяснение подтвердило гипотезу де Бройля о волновом поведении частиц.
-
Значение эксперимента
- Случайное открытие дифракции электронов стало первым прямым доказательством гипотезы де Бройля.
- Внимание Дэвиссона к деталям, его ресурсы и опыт коллег способствовали успеху эксперимента.
-
Практическое применение
- Особый подход Дэвиссона и Гермера основывался на дифракции низкоэнергетических электронов (LEED).
- Позже были разработаны методы с использованием сверхвысокого вакуума, что позволило широко использовать LEED для исследования поверхностей и расстояний между атомами.
- Методы с электронами более высокой энергии были разработаны раньше.