1tom - 0640.htm
675
клон╦нные на определ. углы дополнит, пучки электронов. Углы отклонения от нач. направления и интенсивности таких пучков определяются структурой рассеивающего объекта. Д. э., открытая в 1927 К. Дэвиссоном (С. Davisson) и Л. Джермсром {L. Gcrmer), подтвердила справедливость гипотезы Л. де Бройля (L. de Brog-lie, 1923) о волновых свойствах частиц.
В соответствии с квантовомсханич. представлениями движение электрона с массой т и импульсом р = = ти (v ≈ ого скорость) описывается плоской монох-роматич. волной, длина к-рой определяется соотношением де Бройля:
Х, = h/p ≈ h/mv. (1)
В ускоряющем электрич. поле кинстич. энергия mz;2/2 сравнительно медленно движущегося электрона с зарядом е равна приобрет╦нной им энергии еЕ, где F.≈пройденная разность потенциалов. Следовательно,
v=(2 eEim} !z. Подставляя в (1) выражение для v и численные значения констант, получим:
(2)
При скоростях электрона, сопоставимых со скоростью
света с, учитывая зависимость WOT v (m = ╧,└ ≈ масса покоя), получим:
, 1,228
ранее с помощью рснтгенографич, исследований, а значение Я вычислялось по ф-ле (2). Вскоре после опытов Дэвиссона и Джермсра Дж. П, Томе on {G. P. Thomson) (и независимо П. С. Тартаковскиы) осуществил дифракцию быстрых электронов.
Наряду с двухмерной Д. э. (рассеянием на поверхности кристалла) в опытах Дэвиссона и Джермера были зафиксированы и максимумы, отвечающие тр╦хмерной
14
. , ч ~ .≈ (НМ) .
, i
(нм).
,о\\
(3)
+ 0,9738.ll>-flE)/
Релятивистская поправка (выражение в скобках) существенна для £>Ю5 В. Ниже приведены значения Я для разл. Е\\
О]
∙Э
Z
П
m л
м
I≈
О1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е, В
|
|
|
100
|
108
|
4-10*
|
6-10*
|
10s
|
10е
|
|
|
|
\, нм
|
1, 226
|
0, 174
|
0.12
|
0,039
|
0,060
|
П. 0045
|
0,0037
|
0,0004
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф
Для электронов с энергией от десятков до сотен эВ Я того же порядка, что и длина волны рентгеновского излучения, такие электроны наз. медленными. Электронам с энергией в несколько десятков кэВ соответствуют длины волн 7~излУчения (десятые доли
нм]. Электроны таких (и выше) энергий наз. быстрыми. Электронам с энергией 100≈150 эВ соответствуют значения ?ь порядка размеров атомов или межатомных расстояний в кристаллах. Такие медленные электроны с энергией ок. 100 эВ и использовали Дэ-виссон и Джермер в своих экспериментах. Тонкий пучок электронов падал на грань (111) монокристалла никеля нормально к е╦ поверхности (рис. 1). Распреде-
а ^ ≈ ≈ ь? ≈
I
К
Рис. 1. Схема опыта Дэвиссона и Джермсра: К ≈ монокристалл никеля; Э ≈ электронная пушка; Ф ≈ цилиндр Фарадея. При вращении кристалла вокруг оси 0 гальванометр, подключ╦нный к цилиндру Фарадея, регистрирует дифракционные максимумы.
ление рассеянных электронов регистрировалось в опыте под разными углами 9 с помощью гальванометра, подключ╦нного к цилиндру Фарадея, При атом были зафиксированы ч╦ткие максимумы (рис. 2), положение к-рых соответствовало условию:
a sin 9
[Г 30* 60е 90° 120" 15QM80' 210° 24ЕГ 270е 300' ЗЗО'ЗбО'
Рис. 2- Дифракционная картина, полученная в опыте Дэвиссона и Джермсра при различных углах ф поворота кристалла для двух ускоряющих напряжений V, двух значений угла 6, определяющих положение гальванометра. В скобках указаны индексы кристаллографических плоскостей, на которых наблюдалась дифракция.
дифракции, к-рую обычно рассматривают как отражение первичного пучка электронов от системы параллельных атомных плоскостей. В этом случае дифракц, максимумы появляются в направлениях, отвечающих Брэгга ≈ Вульфл условию',
2dsln6^nA., (4)
где d ≈ межплоскостное расстояние, а в ≈ угол, под к-рым наблюдается дифракц. максимум. Анализ поло-женин соответствующих максимумов показал, что условие (4) выполняется не совсем точно. Это объясняется существованием внутрикристаллич. поля, под влиянием к-рого энергия электронов и, следовательно, длина волны Х0, с к-рой электроны входят в кристалл, несколько изменяются, т. е. на поверхности кристалла электронная волна испытывает преломление, прич╦м показатель преломления к≈А,0/Х. определяется ср. потенциалом Ф0 внутрикристаллич. поля:
в
Ч
где а ≈ межатомное расстояние в Ni (111), полученное
Обычно Фс~10≈20 В и для быстрых электронов п лишь немного больше единицы: при Ф0=20 В и £= =100 кВ га=1Ч-10~4. Однако для медленных электронов п может быть заметно больше единицы.
Теория Д. э. Теория Д. э. строилась по аналогии с теорией дифракции рентгеновских лучей, однако физ. природа этих явлений существенно различна. П от- 681
")
}
