Дифракция электронов

Луи де Бройль в 1923 г., основываясь на симметрии природы, предположил, что все материальные объекты (как и свет) имеют свойства и частиц, и волн. Это означает, что не только фотон, но и такие частицы, как электрон, протон, нейтрон, атом, молекула, проявляют себя в эксперименте как волна. Формулы, связывающие характеристики корпускулярных свойств частиц (энергия и импульс ) с их волновыми свойствами (частота и длина волны ) такие же, как для фотонов (см. таблицу).

Фотон	Общие формулы	Частица (например, электрон)
Фотон – квант энергии ЭМВ Частота волны Импульс фотона . Длина волны .	Энергия .   Импульс .	Электрон – частица вещества (в атомах, молекулах); Электрон – волна де Бройля с частотой . Импульс частицы ; Длина волны де Бройля .

Экспериментальным подтверждением гипотезы де Бройля явилась дифракция пучка электронов на кристалле никеля. Для электронов, ускоренных в электрическом поле напряжением , длина волны де Бройля описывается формулой (см. решение задачи 34):

(10)

Величину определили в дифракционном опыте по формуле Вульфа – Брэггов (см. решение задачи 35):

(11)

В этом опыте получено, что , что подтвердило справедливость гипотезы де Бройля.

В дальнейших экспериментах осуществлена 1) дифракция быстрых электронов, проходящих сквозь металлическую фольгу, 2) дифракция атомов гелия и молекул водорода, а затем и нейтронов на кристалле .

Дифракция частиц используется в следующих методах исследования тонких пленок для определения величины – межатомного расстояния:

а) электронография – для металлических пленок;

б) нейтронография и в) протонография – для водородсодержащих пленок.

Волновые свойства электронов позволяют создавать приборы и устройства электронной оптики: электронные и магнитные линзы, электронные микроскопы, электронно-оптические преобразователи. Причем, разрешающая сила электронных микроскопов примерно в 100 раз больше, чем оптических микроскопов.