文档介绍：电子衍射实验电子衍射实验是物理教学中的一个重要实验,通过观察电子衍射现象,加深对微观粒子波粒二象性的认识;掌握电子衍射的基本理论,验证德布罗意假设。本文尝试在实际实验的基础上,通过对实验结果和相关物理参数的处理,利用计算机技术和网络技术,虚拟电子衍射实验现象,并利用于实际教学。)德布罗意假设及电子波长公式及电子波长公式:德布罗意认为,对于一个质量为的,运动速度为的实物粒子,从粒子性方面来看,它具有能量和动量,而从波动性方面来看,它又具有波长和频率,这些量之间应满足下列关系:式中为普朗克常数,为真空中的光速,为德布罗意波长,自上式可以得到:这就是德布罗意公式。根据狭义相对论理论,电子的质量为:为电子的静止质量,则电子的德布罗意波长可表示为:若电子在加速电压为的电场作用下由阴极向阳极运动,则电子的动能增加等于电场对电子所做的功由式(5-2-6)可得:将式(5-2-7)代入式(5-2-5)得到:当加速电压很小,即时,可得经典近似公式:将,,,,代入(5-2-8),(5-2-9),得到(5-2-10)(5-2-11)加速电压的单位为伏特,电子波长的单位为,。根据式(5-2-10可算出不同加速电压下电子波长的值。2)布拉格方程(定律)根据晶体学知识,晶体中的粒子是呈规则排列的,具有点阵结构,可以把晶体看作三维衍射光栅,这种光栅的光栅常数要比普通人工刻制的光栅小好几个数量级(有序结构)。当高速电子穿过晶体薄膜时所发生的衍射现象,与X射线穿过多晶体所发生的衍射现象相类似。它们衍射线的方向,以单晶体为例:当反射线满足(Bragg公式)0,1,2,...则加强,其它方向抵消。方程中的几何因子可用仪器的尺寸确定,方程变为,ihkl1111220032204311其中、、为晶面指数,晶格常数3)多晶衍射花样多晶体是由许多取向不同的微小晶粒组成。以入射线为中心,顶角为的反射锥面满足布拉格方程,形成衍射锥(反射线加强),下方放置感光底板或荧光屏,可观察到衍射环(单晶是衍衍射锥射点阵)。不同晶面,多晶体有不同的衍射环,形成一组同心园环。4)系统消光除简立方结构外,复杂晶胞原子排列不同,(,),晶面指数为全奇或全偶才可观察到衍射线才能形成衍射线,:电子枪A发射电子束,阳极B中意带有小孔可以让电子通过,阴极A加上几万伏的负电压,阳极B接地,高速电子通过阳极后经会聚系统C和光阑D会聚后打在样品E上产生衍射,F为荧光屏或底片,用来观察或记录衍射图像。为了防止阴极、阳极之间的高压击穿,减少空气分子对电子束的散射,保证电子枪的正常工作,衍射仪必须保证在的真空度下工作。关于该仪器的供电系统:机械泵是用三相电源,扩散泵用市电单相电源;镀膜系统中用灯丝加热电流(即镀膜电流)可调范围从,它从自耦变压器调节其大小;灯丝最大电流为;电子枪加速电压—高压,由市电经变压器升压,整流滤波后可得到连续可调直流高压。)两种方法测电子波长i)德布罗意方法:测加速电压,用(1)计算波长ii)布拉格方法:测衍射环的直径,计算半径的平方的正数比如果满足可确定为面心立方结构,用(2)求λ。2)数据处理(回归法))用德布罗意方