戴维森-革末实验

✍ dations ◷ 2025-07-11 15:32:10 #戴维森-革末实验
戴维森-革末实验是克林顿·戴维森与雷斯特·革末设计与研究成功的一个量子力学实验。他们用低速电子入射于镍晶体,取得电子的衍射图案。发表于 1927 年,这实验为德布罗意假说(所有物质都具有波的性质,即波粒二象性),提供了不可否定的证据。因此,戴维森获得了诺贝尔物理学奖。在量子力学的发展史上,这实验证实了其正确性,使得那时刚创立的量子力学,获得了物理学家的广泛接受。1924 年,路易·德布罗意发表了他的博士论文。在论文里,他建议一个新颖的点子:所有的物质都具有波的性质。根据德布罗意,粒子的能量 E {displaystyle E,!} 与其物质波的频率 ν {displaystyle nu ,!} 的关系为其中, h {displaystyle h,!} 是普朗克常数;还有,粒子的动量 p {displaystyle p,!} 与其物质波的波长 λ {displaystyle lambda ,!} 的关系为这关系称为德布罗意关系。1926 年,在知道戴维森-革末实验的初步结果之后,瓦尔特·爱尔沙色(英语:Walter M. Elsasser) (Walter Elsasser) 试着寻找一个能够解释这结果的理论。他发觉,这是电子的衍射现象,类似于 X射线的晶体衍射。1927 年,在贝尔实验室,戴维森与革末将低速电子入射于一个镍晶体标靶。他们细心地测量散射到每个角度的电子强度。他们发觉衍射图案与威廉·布拉格预测的 X射线的衍射图案相同。戴维森-革末实验证实了德布罗意假说的正确性。这个实验与康普顿散射实验,证实了量子力学理论的一个基本角柱:波粒二象性。在戴维森-革末实验里,一个电子枪连续地射出一束电子,以直角角度,入射在一个镍晶体(垂直于晶体的表面)。电子枪内部的金属丝,在经过加热后,释放出热受激态电子。这些电子经过位势差 V {displaystyle V,!} 的加速,给予了它们动能 e V {displaystyle eV,!} 。在与镍晶体碰撞后,电子会朝各个方向散射出去。使用电子侦测器,可以测量出来电子的散射强度与散射角度的数据关系。在散射角度为 50 ∘ {displaystyle 50^{circ },!} 的方向,戴维森与革末发现散射强度特别显著。布拉格定律 (Bragg's law) 的方程为其中, n {displaystyle n,!} 是正值整数, λ {displaystyle lambda ,!} 是波长, d {displaystyle d,!} 是晶体表面原子与原子之间的距离, θ {displaystyle theta ,!} 是入射线与晶体平面之间的角度。散射角度 ϕ {displaystyle phi ,!} 与入射角度 θ {displaystyle theta ,!} 的关系是代入布拉格定律方程,则可得到设定 n = 1 {displaystyle n=1,!} , d = 0.091 n m {displaystyle d=0.091nm,!} 为镍晶体表面原子与原子之间的距离, ϕ = 50 ∘ {displaystyle phi =50^{circ },!} 。我们可以计算出,波长是 λ = 0.165 n m {displaystyle lambda =0.165nm,!} 。这正好是 54 e V {displaystyle 54eV,!} 电子的德布罗意波长。

相关

  • 数码物理学数字物理学(Digital physics)、或计算宇宙学(Computational universe),是一个理论,指宇宙可以用信息来代表,亦可以被计算。宇宙可能只是是疑似的电脑程序,或数字模拟物。数字物理学
  • 意大利金皮庸意大利坎皮奥内(意大利语:Campione d'Italia)是一个座落于卢加诺湖湖畔的意大利城镇,行政上属伦巴第科莫省的一部分。然而,坎皮奥内与意大利本土并没有直接接壤,其全境皆为瑞士提
  • University of Utah犹他大学(University of Utah),位于美国犹他州的盐湖城市,是一所综合性公立大学,由耶稣基督后期圣徒教会领袖杨百翰于1850年建立。作为该州的旗舰大学,它提供100多个本科专业和92
  • 纳波莱奥内·费拉拉纳波莱奥内·费拉拉(意大利语:Napoleone Ferrara,1956年7月26日-),出生于意大利卡塔尼亚,意大利血管生成研究人员,任职于加利福尼亚州的生物技术公司基因泰克。他于1981年毕业于卡塔
  • 刘新垣刘新垣(1927年11月7日-)是一位中国分子生物学家。1927年生于湖南衡东。l952年南开大学化学系毕业后在河北医学院任教,l963年中国科学院上海生物化学研究所副博士研究生班毕业,留
  • 五福商圈五福商圈,位于高雄市新兴区与前金区,和三多商圈、梦时代商圈、巨蛋商圈并列高雄四大商圈。商圈包含大统五福店、大立百货、新堀江、新兴高中、汉来大饭店(汉神百货、汉来大饭
  • 扮装皇后变装皇后是一个外来词,来自英文中的“Drag Queen”这个表达。异装王后,或扮装王后,易装王后,或称为异装者,指透过穿女性服装来扮演女性的男性。异装有很多种表现形式,有些是想效法
  • 鲁特琴鲁特琴,也称琉特琴,是一种曲颈拨弦乐器。一般这个词主要指中世纪到巴洛克时期在欧洲使用的一类古乐器的总称,在这个时期深受人们的喜爱。在广义的乐器分类中,把类似的乐器统称为
  • 性精神病态《性精神病态》或译为《性心理疾病》(拉丁语:Psychopathia Sexualis),发表于1886年,其作者理查德·克拉夫特·埃宾(Richard von Krafft-Ebing)采用传统的临床精神病学方法,搜集各种
  • 第一印象铭印,又称印记、印迹、印随或印痕。在行为生物学中指的是一种不可逆的学习模式:通常在一段比较短的,由基因决定的时期里(敏感时期),环境的刺激会被长久地植入个体的行为中,后来看来