Дифракция микрочастиц

Первые экспериментальные исследования, подтвердившие волновую природу частиц были выполнены при исследовании дифракции электронов на кристаллической решётке. Дебройлевская длина волны электрона при ускоряющей разности потенциалов ~ 100 В имеет порядок ~ 10^{-10 м. Расстояние между атомными плоскостями в кристалле имеет такой же порядок. Поэтому, так же как и в случае рентгеновского излучения, кристалл может играть роль дифракционной решётки для электронных волн.}

Пусть имеется совершенный кристалл, обладающий идеальной, без каких либо нарушений кристаллической решёткой, и электроны падают на кристалл под углом скольжения по отношению к рассеивающему семейству плоскостей.

β = π - 2 θ – угол между падающим и дифрагирующим пучками электронов.

При значении угла θ, удовлетворяющему условию Брэгга-Вульфа

2 d^.sin θ = т^.λ _Б (т = 1; 2; 3; 4…)

возникает интенсивный дифракционный максимум отражённой волны. Здесь

d – расстояние между отражающими плоскостями (постоянная решётки кристалла).

Дифракционные максимумы появляются в тех случаях, когда разность хода волн, отражённых от соседних атомных плоскостей, равна целому числу длин волн де Бройля, т.е. имеет место интерференция.

С учётом преломления электронных волн в кристалле условие Брега-Вульфа принимает вид

, где

n_e – показатель преломления электронных волн в кристалле.

Результаты экспериментов по дифракции электронов, проведённые американцами Девиссоном и Джермером на монокристалле никеля, а также англичанином Дж.Томпсоном и советским физиком Тартаковским на тонкой поликристаллической фольге хорошо совпали с теоретической формулой Брэгга-Вульфа.