Doświadczenie Davissona-Germera — fale materii

Co się właśnie stało?

Wiązka elektronów odbita od kryształu niklu nie dała jednej plamy, lecz układ maksimów — dokładnie tak, jak fala uginająca się na siatce. Davisson i Germer (1927) potwierdzili tym hipotezę fal materii de Broglie'a.

Fala materii de Broglie'a:

— każdej cząstce o pędzie $p$ odpowiada fala o długości $\lambda$. Im większy pęd (większa energia wiązki), tym krótsza fala. $h$ — stała Plancka.

Warunek maksimów (Bragg):

Maksima powstają tam, gdzie fale rozproszone na kolejnych płaszczyznach sieci wzmacniają się (różnica dróg to całkowita wielokrotność $\lambda$). Zmiana $\lambda$ przesuwa maksima; stąd ich położenie zależy od pędu elektronów.

Co to znaczy w praktyce?

Elektron nie jest „tylko kulką" — ma naturę falową. Dyfrakcja elektronów to nie ciekawostka: działa tak mikroskop elektronowy i dyfraktometry badające budowę kryształów.

Po co Ci to na maturze:

λ = h/p plus d·sinθ = nλ rozwiązują zadania o falach materii i dyfrakcji. Chwyt: policz λ z pędu (lub napięcia), a potem wstaw do warunku Bragga, by znaleźć kąt maksimum.

Zapamiętaj: elektrony to fale materii — λ = h/p, a na krysztale dają obraz dyfrakcyjny. To dowód dualizmu korpuskularno-falowego.