C.J Davisson과 L.H Germer는 실험을 통해 전자의 파동을 입증했습니다. 전자 회절 배열의 실험은 전자 빔의 파동 특성과 파장의 de broglie 관계를 확인한다.
나중에 1988 년에, 전자 빔의 파동 특성은 이중 슬릿 실험에 따라 다시 검증되었다. David-Germer 실험은 양자 역학을 궁극적으로 입증했습니다.
과학자들이 제안한 원자 모델은 전자의 입자의 성질 만 정의 할 수 있지만 파도의 특성을 정의 할 수는 없었습니다. 1927 년 클린턴 조셉 다비슨 (Clinton Joseph Davisson)과 레스터 할버트 (Lester Halbert Germer)는 실험을 수행했는데, 이는 매우 인기가 있으며 Davisson-Germer의 실험이라고합니다. 이 실험은 전자 회절을 통해 전자의 파동을 정의합니다. Davisson과 Germer가 실험에서 준 관찰과 결론을 배우겠습니다. 이것은 De Broglie 가설의 타당성을 증명하는 최초의 성공적인 실험입니다.
Davisson-Germer 실험의 설정
Davisson-Germer 실험은 진공 챔버 내에 내장되어 전자가 편향되고 배지에 의한 산란이 무시됩니다. 다음은 실험 설정의 주요 부분입니다.
electr) 전자 건 : 가열시 텅스텐으로 구성된 필라멘트로 구성된 전자 건은 열전 방출이라는 공정에 의해 다수의 전자를 방출합니다. 따라서 우리는 전자 건이 특정 온도로 가열 될 때 전자를 방출한다고 결론을 내립니다.
electr) 정전기 입자 가속기 : 많은 전자가 전자 건에서 방출되므로 특정 전위로 이러한 전자를 가속화하기 위해 서로 반대되는 두 가지 전하가 사용됩니다 (양수 및 음성 플레이트)
coll) 콜리 미터 : 가속기는 전자가 축을 따라 작동하도록 제한하는 방식으로 실린더 내에서 조정됩니다. 콜리 미터의 목표는 가속을 위해 약간의 직선 전자 빔을 만드는 것입니다.
target) 대상 : 대상의 동기는 니켈 결정을 찾는 것이며 전자 빔은 일반적으로 니켈 결정에 던져지며, 그 위치는 고정 축을 중심으로 회전하는 방식입니다.
.det) 검출기 : 니켈 결정으로부터 분산 된 전자를 수집 할 수 있도록 검출기가 수용됩니다. 검출기는 반원형 아크로 이동할 수 있습니다.
작업
미세한 전자 빔이 니켈 결정에 떨어지도록 만들어지고 다가오는 전자는 니켈 결정의 원자에 의해 다른 방향으로 공격됩니다. 전자 검출기를 원형 스케일로 회전시킴으로써 산란 빔의 강도는 다른 위도 각도로 측정됩니다.
그런 다음, 산란 된 전자의 강도와 44 ~ 68 볼트의 다양한 가속 전압에 대한 위도 각도 사이에 표시된 극작. 얻은 그래프는 가속 전압이 54V &∅ =50 ° 인 경우 급격한 충돌이 있음을 보여줍니다.
적절한 방향 으로이 날카로운 범프의 모양은 주로 니켈 결정에서 흩어져있는 전자의 건설적인 간섭 때문입니다. 이것은 전자의 파동 특성을 시작합니다.
간단한 형상에서, 그리고 for∅ =50 °,
θ + + θ =180 ° (여기서 산란 각도)
2 θ+ ∅ =180 °
2θ =(180 ° - ∅)
2θ =180 ° - 50 °
2θ =130 °
θ =65 °
또한, 니켈 결정의 경우, 원 자간 분리, d =0.91 ° a.
Bragg의 법칙에 따르면, 1 차 회절 Maxima, (n =1)
2d sinθ =nλ
2d sin =1 λ
2 0.91 sin 65 ° =λ
λ =1.65 ° a
De Broglie 가설에 따르면, 전자와 대응하는 파의 파장은 다음과 같습니다.
λ =h/√2mev
(또는)
λ =12.27/√v
λ =12.27/√54
λ =1.66 ° a
이것은 추정 값과 실험 값 사이에 밀접한 일치가 있음을 분명히 보여줍니다.
DE Broglie 방정식
나중에 De Broglie는 물질의 물결 특성을 확립했습니다. 움직이는 물질 입자와 관련된 파도는 물질 파 또는 드 브로 글리 파로 알려져 있습니다.
de broglie 파장은 λ =h/p와 같습니다.
방정식에서 λ는 파 특성을 나타내고 P는 입자 특성을 나타냅니다. 따라서이 방정식은 방사선과 물질의 특성을 모두 해결했습니다.
De Broglie 가설 방정식에 의해 계산 된 파장은 재료의 전하 및 특성에 의존하지 않습니다. De Broglie의 실험은 모든 이론과 현대 양자 역학의 기초입니다. 전자의 파동 특성은 전자 현미경의 설계에 사용됩니다.
De Broglie 방정식의 파생
hf =mc²
우리는 그것을 알고 있듯이 f =c/ ƛ
그것은 HC/h =mc² 또는 ƛ =h/mc
임을 보여줍니다.C =V 인 경우; 그런 다음 v =h/mv
우리는 또한 입자의 운동량이 p =mv에 의해 주어진다는 것을 알고 있습니다.
따라서 ƛ =h/p.
Davisson-Germer Experiment의상관 관계
및 De Broglie 관계De Broglie에서
λ =h /p
λ =(1.227/√54) =0.167nm
결론
Davisson-Germer 실험은 De Broglie 가설의 타당성을 보여주는 최초의 성공적인 실험입니다.
전자 건의 필라멘트 F에서 나오는 전자는 40 ~ 68 볼트의 전위차에 의해 가속되며 니켈 염화물 결정에 떨어질 수 있습니다. 전자는 파도처럼 행동하므로 특정 바람직한 방향으로 회절됩니다. 회절 된 전자는 전자 수집기에 의해 수용된다. 54 볼트의 가속 전위의 경우, 회절은 필수이며 50 °의 각도에서 발생합니다. 그것은 파도가 전자와 관련되어있어 건설적인 간섭을 일으키고 명확한 경로를 따라 이동한다는 것을 보여줍니다.
