电子衍射

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电子繞射,是指电子在通过某些障碍物时发生衍射的现象。因为波粒二象性的存在,电子也可被当做是波,从而也能产生衍射现象。电子的波长满足德布罗意波长公式:

\lambda = \frac{h}{p}

h表示普朗克常数,p表示动量。由于电子的动量较光子大得多,因而其波长也短得多。所以想使电子发生衍射时就需要更微小的障碍物,实验上一般是采用晶体。另外,正是由于电子比光子更难发生衍射,电子显微镜的分辨率比光学显微镜的更高。[1]


当电子波穿过晶体的时候,被晶体中的原子散射,散射的电子波互相之间干涉所产生的现象就是电子衍射。晶体中每个原子均会对电子进行散射,使得波长和方向发生变化。并且部分电子会与晶体中的原子发生能量交换作用,若电子波长发生变化,则称为非弹性散射;若没有波长变化,则称为弹性散射。

电子衍射的图像 一般,该图像呈现规则的斑点,衍射图像是由同心圆组成的。多晶的是一系列规则的同心圆,而非晶的是由分散的同心圆组成的。

电子衍射的应用 电子衍射用来做物相鉴定、测定原子位置等。与X射线相比,电子更容易被物体吸收,所以更加精确,适合于研究微薄膜、小晶体。

电子衍射的历史 1927年,贝尔实验室的Clinton Joseph Davisson和Lester Halbert Germer在观察镍单晶表面对能量为100电子伏的电子束进行散射时,发现了散射束强 度随空间分布具有不连续性,实质上就是电子的衍射现象。几乎与此同时,George Paget Thomson用能量为2万电子伏特的电子束穿过多晶薄膜做实验时,也观察到衍射现象。电子衍射 的发现证实了De Broglie提出的电子具有波动性的理论。

电子衍射装置   传统的电子衍射装置。从阴极发出的电子被加速后经过阳极的光栅孔和透镜到达试样上,被试样衍射后在荧光屏上形成电子衍射图样。由于物质(包括空气)能 够吸收电子,故该实验需要置于真空中进行。若电子的加速电压为数万伏至十万伏,这种称为高能电子衍射。若电子加速电压为数千甚至数十伏,这种装置称低能电子衍射装置。


参考文献[编辑]