Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
С помощью электронограмм
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ
Цель работы – изучение явления дифракции электронов на поликристаллических плёнках алюминия с помощью электронного микроскопа, расчёт длины волны де Бройля электронов с помощью электронограмм на основе формулы Вульфа-Брегга, проверка формулы де Бройля.
Теоретический анализ. Электроны, как и другие микрочастицы, обладают корпускулярно-волновой природой, то есть в различных условиях могут проявлять себя то, как классические частицы (корпускулы вещества), то, как волны (кванты электромагнитного поля). Одно из проявлений волновых свойств электронов – их дифракция на объёмной дифракционной решётке, в качестве которой используются тонкие слои поли- или монокристаллического вещества. Через узлы кристаллической решётки проходит множество систем параллельных друг другу равноотстоящих плоскостей (атомных слоёв). Дифракционную картину можно представить как результат интерференции электронных волн де Бройля, зеркально отражённых от систем параллельных атомных слоёв (рис.1). При дифракции электронов на монокристаллической плёнке на экране наблюдается дифракционная картина, представляющая собой систему симметричных относительно центра точек максимумов интенсивности дифрагированных электронных волн. При дифракции на поликристаллической плёнке на экране наблюдается система концентрических колец. Это объясняется тем, что в случае поликристалла на пути электронной волны встречается множество мелких кристалликов, равномерно разориентированных друг относительно друга. Наложение большого числа развёрнутых друг относительно друга точечных дифракционных картин создаёт результирующую картину в виде колец.
|
|
Расчёт дифракционной картины для электронов удобно проводить методом, разработанным для рентгеновского излучения английскими физиками Г.Брэггом и Л.Брэггом, а также российским физиком Ю.В.Вульфом в 1912-1913 годах. Положение максимумов на дифракционной картине определяется формулой Вульфа-Брегга:
|
2d sinq = ml, (1)
|
|
где q - угол скольжения электронного луча, l - длина волны де Бройля электрона, m =1,2,3,… - номер дифракционного кольца (см. рис.1).
|
|
|
l= 
. (2)
Согласно формуле де Бройля, длина волны электрона равна:
lтеор= 
= 
, (3)
где me0 - масса покоящегося электрона, e - его заряд, U - ускоряющее напряжение, при прохождении которого электрон приобретает импульс р.
Длина волны де Бройля с учётом релятивистской поправки равна:
lрелят. = 
= 
(4)
Методика эксперимента.
|
|
Для наблюдения дифракции электронов используется электронный микроскоп, который в данном эксперименте работает в режиме электронографа (в режиме дифракции). Оптическая блок-схема микроскопа приведена на рис.2. Пучок электронов формируется с помощью осветительной системы, включающей электронную пушку (катод 1, фокусирующий электрод 2 и анод 3) и конденсорные линзы 4,6 с диафрагмами 5,7. Исследуемая поликристаллическая плёнка размещается на предметном столике 8. Формирование дифрагированного электронного пучка и проецирование его на люминесцентный экран 13 или фотопластинку 14 осуществляется объективной линзой 9 с диафрагмой 10. Промежуточная 11 и проекционная 12 линзы электронного микроскопа в режиме дифракции не используются.
С помощью электронного микроскопа, работающего в режиме общей дифракции, провести наблюдение дифракционной картины на экране и получить фотоснимок электронограммы.
|
Измерить диаметры четырёх наиболее ярких дифракционных колец, соответствующих наиболее плотно упакованным атомным плоскостям кристалла алюминия. Эти плоскости в кристаллографии имеют специальные обозначения в виде миллеровских индексов h, k, ℓ. Используя известные для алюминия значения межплоскостных расстояний d (полученные рентгеновским методом) и расстояние L от кристалла до экрана в электронном микроскопе, рассчитать по формуле (2) длину волны де Бройля. Учесть, что каждое из четырёх колец соответствует разным атомным плоскостям и имеет порядковый номер m =1. Рассчитать среднее значение длины волны де Бройля, полученное экспериментально электронографическим методом.
Вычислить длину волны де Бройля по формулам (3) и (4) для ускоряющего электроны напряжения U, которое использовалось при получении электронограммы.
Результаты измерений и расчётов внести в таблицу:
| (h k ℓ) | (111) | (002) | (022) | (113) |
| d, Å | 2,33 | 2,02 | 1,43 | 1,22 |
| D, см | ||||
| l, Å | ||||
| <l>, Å | ||||
| lтеор , Å | ||||
| lрелят , Å |
Оценить относительную и абсолютную погрешности измерений по формулам:
dl= 
; Dl = dl.<l>.
Результат представить в виде: l = <l> ± Dl.
Сравнить полученные экспериментально и рассчитанные теоретически по формулам (3) и (4) длины волн де Бройля электронов.
Вывод: Изучен электронографический метод исследования дифракции электронов на кристаллической решётке. Получено экспериментальное подтверждение теории де Бройля о волновых свойствах электронов.
| <== предыдущая | | | следующая ==> |
| Порядок выполнения работы. 1. Включить тумблер СЕТЬ на панели высоковольтного блока питания (ВВП) | | | Второй период обучения |
Date: 2015-05-19; view: 483; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА... |