Дифракция электронов
Проявление волновых свойств частиц. Дифракция электронов на кристаллической решетке графита, как проявление волновых свойств. Расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Корпускулярно-волновой дуализм в микромире.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.10.2023 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Первое высшее техническое учебное заведение России
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Санкт-Петербургский горный университет»
Кафедра общей и технической физики
Отчет по лабораторной работе
По дисциплине Физика
Дифракция электронов
Автор: студент гр. ЭХТ-22-2
Флигинский М.М.
Санкт-Петербург
2023 год
Цель работы
волновой частица дуализм микромир
Исследование волновых свойств электрона.
Краткое теоретическое содержание
1. Явление, изучаемое в работе - проявление волновых свойств частиц, дифракция электронов на кристаллической решетке графита, как проявление волновых свойств.
2. Определение основных понятий, объектов, процессов и величин.
Длина волны -- это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.
Волны де Бройля - волны вероятности, связанные со свободно движущейся микрочастицей и отражающие её квантовую природу.
Корпускулярно-волновой дуализм в микромире -- свойство микрочастиц, состоящее в том, что они могут проявлять и волновые свойства, и свойства частиц (корпускулярный свойства).
Дифракция электронов -- процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет волновые свойства.
3. Законы и соотношения, на основании которых выведена основная расчетная
формула
Дифракция Вульфа-Брэгга
(1)
где d - период кристаллической решётки, [d] = м;
?? - длина волны, [??] = м;
- угол между падающим лучом и плоскостью кристалла;
k - порядок дифракции (номер дифракционного максимума).
Длина волны де Бройля, м
(2)
где p - импульс частицы, [p] = кг·м/с;
постоянная планка, ;
масса частицы, ;
скорость частицы, ;
Экспериментальная установка
Рисунок 1. Экспериментальная установка
Обозначения
1 - дифракционная лампа;
2 - подставка;
3 - высоковольтный источник питания 0…10 кВ;
4 - универсальный источник питания постоянного тока 0…600 В.
Рисунок 2. Электрическая схема установки
Основные расчетные формулы
Ширина дифракционного кольца, м
(3)
внешний диаметр дифракционного кольца, ;
внутренний диаметр дифракционного кольца, ;
Радиус дифракционного кольца, м
(4)
Длина волны, нм
(5)
где напряжение на аноде электронно-лучевой трубки,;
Межплоскостное расстояние графита, м
(6)
где радиус колбы, ;
радиус дифракционного кольца, ;
Погрешности косвенных измерений
Ширины дифракционного кольца
(7)
Радиус дифракционного кольца
(8)
Длины волны
(9)
Межплоскостного расстояния графита
(10)
Исходные данные
d1 = 213 пм
d2 = 123 пм
Погрешности прямых измерений
Таблица 1. Результаты измерений
|
№ опыта |
Физическая величина |
|||||||||
|
1 |
2,0 |
|||||||||
|
23 |
31 |
8 |
47 |
58 |
11 |
13,5 |
26,3 |
|||
|
30 |
39 |
9 |
53 |
66 |
13 |
17,3 |
29,8 |
|||
|
35 |
41 |
6 |
54 |
67 |
13 |
19,0 |
30,3 |
|||
|
Сред. |
29,3 |
37 |
7,6 |
51,3 |
63,6 |
12,3 |
16,6 |
28,7 |
||
|
2 |
2,5 |
28 |
33 |
5 |
43 |
56 |
13 |
15,3 |
24,8 |
|
|
29 |
35 |
6 |
50 |
59 |
9 |
16,0 |
27,3 |
|||
|
30 |
37 |
7 |
51 |
62 |
11 |
16,8 |
28,3 |
|||
|
Сред. |
29 |
35 |
6 |
48 |
59 |
11 |
15,3 |
26,8 |
||
|
3 |
3,0 |
26 |
33 |
7 |
45 |
54 |
9 |
14,8 |
24,8 |
|
|
26 |
34 |
8 |
47 |
56 |
9 |
15,0 |
25,8 |
|||
|
27 |
34 |
7 |
46 |
54 |
8 |
15,3 |
25,0 |
|||
|
Сред. |
26,3 |
33,6 |
7,3 |
46 |
54,6 |
8,6 |
15,0 |
25,2 |
||
|
4 |
3,5 |
23 |
31 |
8 |
43,5 |
51 |
7,5 |
13,5 |
23,6 |
|
|
25 |
31 |
6 |
43 |
51 |
8 |
14,0 |
23,5 |
|||
|
25 |
30 |
5 |
43 |
52 |
9 |
13,8 |
23,8 |
|||
|
Сред. |
24,3 |
30,6 |
6,3 |
43,1 |
51,3 |
8,1 |
13,7 |
23,6 |
||
|
5 |
4,0 |
20 |
25 |
5 |
35 |
41 |
6 |
11,3 |
19,0 |
|
|
21 |
25 |
4 |
35 |
40,5 |
5,5 |
11,5 |
18,9 |
|||
|
20 |
24 |
4 |
34,5 |
40 |
5,5 |
11,0 |
18,6 |
|||
|
Сред. |
20,3 |
24,6 |
4,3 |
34,8 |
40,5 |
5,6 |
11,2 |
18,8 |
||
|
6 |
4,5 |
17 |
20 |
3 |
29 |
33 |
4 |
9,3 |
15,5 |
|
|
17 |
21 |
4 |
29 |
34 |
5 |
9,5 |
15,8 |
|||
|
17 |
21 |
4 |
29 |
34 |
5 |
9,5 |
15,8 |
|||
|
Сред. |
17 |
20,6 |
3,6 |
29 |
33,6 |
4,6 |
13,5 |
26,3 |
Таблица 2. Результаты вычислений длин волн
|
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
|||
|
м |
0,028 |
0,025 |
0,022 |
0,021 |
0,019 |
0,018 |
Примеры вычислений
Ширина первого интерференционного кольца
Ширина второго интерференционного кольца
Радиус первого дифракционного кольца
Радиус второго дифракционного кольца
Длина волны
Расчет погрешностей косвенных измерений
Межплоскостное расстояние графита
Абсолютная погрешность косвенных измерений длины волны
Абсолютная погрешность косвенных измерений ширины дифракционных колец
Абсолютная погрешность косвенных измерений радиусов дифракционных колец
Абсолютная погрешность косвенных измерений межплоскостного расстояния графита
Сравнительная оценка теоретических значений межатомных расстояний графита с экспериментальным значением
Окончательный результат
Графическая часть
Рисунок 3. График зависимости радиуса дифракционного кольца от длины волны
Вывод
В ходе лабораторной работы были изучены волновые свойства электрона и были найдены межплоскостные расстояния графита. Окончательные результаты представляют собой , .
Полученные погрешности имеют допустимые значения, следовательно, лабораторная работа выполнена верно. Отличие с теоретическими значениями могло вызвать округление при снятии данных и наблюдение размытой картины дифракционных колец.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Дуализм в оптических явлениях. Недостатки теории Бора. Дифракция частиц, рассеяние микрочастиц (электронов, нейтронов, атомов) кристаллами или молекулами жидкостей и газов. Опыты по дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц вещества.
презентация [4,8 M], добавлен 07.03.2016Открытие явления фотоэффекта не вписывалось в рамки классической физики. Это привело к созданию квантовой механики. Фотоэлектрический эффект и дискретная природа света. Дифракция электронов. Применение явления корпускулярно – волнового дуализма.
реферат [39,6 K], добавлен 24.06.2008Исследование кристаллической структуры поверхности с помощью рентгеновских и электронных пучков. Дифракция электронов низких и медленных энергий (ДЭНЭ, ДМЭ), параметры. Тепловые колебания решетки, фактор Дебая-Валлера. Реализация ДЭНЭ, применение метода.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 08.06.2012Явление дифракции частиц. Структурные и магнитные характеристики вещества. Разложение волн по их частотному спектру. Свободное движение частицы. Волновой вектор монохроматической волны. Применение дифракции частиц для изучения физических объектов.
реферат [109,6 K], добавлен 21.12.2016Дифракция света как явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Сущность и закономерности корпускулярно-волнового дуализма. Боровская модель атома. Понятие и свойства идеального газа.
контрольная работа [400,8 K], добавлен 24.05.2014Дифракция механических волн. Связь явлений интерференции света на примере опыта Юнга. Принцип Гюйгенса-Френеля, который является основным постулатом волновой теории, позволившим объяснить дифракционные явления. Границы применимости геометрической оптики.
презентация [227,5 K], добавлен 18.11.2014Определение дифракции в волновой и геометрической оптике. Сущность принципа Гюйгенса-Френеля. Виды дифракции и определение дифракционной решетки. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Распределение интенсивности в дифракционной картине от двух щелей.
презентация [82,6 K], добавлен 17.01.2014Формулировка математической постановки задачи дифракции первичного волнового поля на теле, ограниченном замкнутым контуром. Представление поля посредством волновых потенциалов. Особенности аналитического продолжения поля. Метод вспомогательных токов.
реферат [361,0 K], добавлен 07.07.2013Принципы симметрии волновых функций. Использование принципа Паули для распределения электронов в атоме. Атомные орбитали и оболочки. Периодическая система элементов Менделеева. Основные формулы физики атомов и молекул. Источники рентгеновского излучения.
реферат [922,0 K], добавлен 21.03.2014Дифракция в сходящихся лучах (дифракция Френеля). Схема дифракции Фраунгофера в параллельных лучах. Интерференция волн, идущих от щелей решетки. Формулы условий, определяющих дифракционную картину. Спектральное разложение. Разрешающая способность решетки.
презентация [135,3 K], добавлен 18.04.2013История зарождения квантовой теории. Открытие эффекта Комптона. Содержание концепций Резерфорда и Бора относительно строения атома. Основные положения волновой теории Бройля и принципа неопределенности Гейзенберга. Корпускулярно-волновой дуализм.
реферат [37,0 K], добавлен 25.10.2010Рассмотрение дифракции - отклонения световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий. Волновые свойства света. Принцип Гюйгенса–Френеля. Строение дифракционной решетки.
презентация [1,4 M], добавлен 04.08.2014Ознакомление с историей изобретения лазера. Рассмотрение основных свойств Гауссового пучка. Изучение прохождения Гауссова пучка через тонкую линзу. Дифракция электромагнитного излучения; фокусировка светового излучения; размеры фокальной области линзы.
курсовая работа [320,6 K], добавлен 10.07.2014Перераспределение интенсивности, возникающее в результате суперпозиции волн от конечного числа дискретных источников. Объяснение дифракции с помощью принципа Гюйгенса. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод сложения амплитуд. Дифракция от круглого отверстия.
презентация [3,7 M], добавлен 25.07.2015Анализ структуры вещества с помощью рентгеновских лучей. Свойства рентгеновских лучей. Периодичность в распределении атомов по пространственным плоскостям с различной плотностью. Дифракция рентгеновских лучей. Определение кристаллической структуры.
презентация [1013,1 K], добавлен 22.08.2015Раскрытие сути понятия "дифракция", обучение основным способам наблюдения дифракции, ее положительные и отрицательные стороны для человека. Демонстрация опыта, который стал основой для открытия нового явления; установка по измерению длины световой волны.
разработка урока [121,9 K], добавлен 01.12.2009Изучение понятия и свойств полупроводников. Квантовый размерный эффект электронов и дырок. Классификация многократно повторяющихся квантовых ям и сверхрешеток. Электрический транспорт: резонансное туннелирование через квантовую яму с двойным барьером.
реферат [602,0 K], добавлен 06.06.2012Понятие дифракции световых волн. Распределение интенсивности света в дифракционной картине при освещении щели параллельным пучком монохроматического света. Дифракционная решетка, принцип Гюйгенса - Френеля, метод зон. Дифракция Фраунгофера одной щели.
реферат [43,7 K], добавлен 07.09.2010Особенности дифракции света звуковой волной. Акустооптические взаимодействия с точки зрения корпускулярной теории. Диаграммы волновых векторов при многократном рассеянии. Акустооптическое взаимодействие, его использование в различных модуляторах света.
доклад [405,6 K], добавлен 12.05.2014Изучение природы механической и электрической энергии: баланс зарядов и напряжений силовых полей электронов, соотношение скаляров масс в пространстве электрона, уравнение его волновых постоянных и параметры возмущения состояний его идеальной модели.
творческая работа [216,2 K], добавлен 31.12.2010
