




DOŚWIADCZENIA POTWIERDZAJĄCE FALOWĄ BUDOWĘ ELEKTRONU
- Program komputerowy
- symulacja doświadczenia
W 1925 roku Clinton Davisson i C.H.
Kunsman (a później Laster Germer) rozpoczęli przeprowadzanie serii doświadczeń, które doprowadziły do
potwierdzenia teorii de Broglie'a. Puszczali oni wiązkę
elektronów pochodzącą z rozżarzonej katody na kryształ niklu co wywoływało wtórną emisję elektronów
z kryształu. Liczbę elektronów wysyłanych w różnych kierunkach określano za pomocą kolektora - płytki
metalowej, która zbierała elektrony na nią padające. Kolektor można było obracać dookoła kryształu. Przez
przypadek doszło do utlenienia jednej z tarcz niklu. Ogrzano ją więc, aby usunąć powstałą warstwę
tlenku niklu. Następnie dokonywano doświadczeń z tą tarczą. Okazało się, że wyniki tych doświadczeń były
zupełnie inne niż wcześniejszych. Okazało się, że sposób oczyszczania tarczy spowodował, iż zmieniła się
ona w duży monokryształ. Elektrony z takiej tarczy były emitowane we wszystkich kierunkach, jednak pod
pewnymi kątami obserwowano zwiększoną emisję. Dla wiązki elektronów o energii 54 MeV kątem zwiększonej
emisji był kąt około 500. Pęd elektronów dany jest równaniem:
(1)
gdzie: masa spoczynkowa elektronu, E - energia elektronu. Kąty pod jakimi obserwuje się maksima dyfrakcyjne
można wyznaczyć znając długość fali, i budowę siatki dyfrakcyjnej. Z drugiej strony długość fali można
wyznaczyć znając kąty pod jakimi obserwuje się maksima i charakterystykę siatki. Naukowcy policzyli tą
długość - wyszła im wartość 1,65*10-10 metra. Zgodnie z teorią falową de Broigle'a długość fali elektronu mającej energię 54 MeV wynosi
1,67*10-10 metra. Tak dokładna zgodność obu wartości potwierdzała falową budowę elektronu.
Równolegle z pracami Davissona i
Kunsmana, George Paget Thomson (1892-1975) (syn J.J.
Thomsona) przeprowadzał inne doświadczenie, w którym także potwierdził falową strukturę elektronów.
Wiązka elektronów o dużej prędkości (o energii około 104 eV ) była kierowana na bardzo cienką folie
metalową (grubość folii wynosiła 10-5 cm ). Elektrony przechodziły przez folię, jednak w czasie
przechodzenia następowała dyfrakcja. Na ekranie ustawionym za folią Thomson zaobserwował pierścienie
dyfrakcyjne. Pierścienie te dowodziły, że elektrony mają strukturę falową.
Powyższe dwa doświadczenia były najważniejszymi doświadczeniami potwierdzającymi
falową naturę elektronu. W 1937 roku Clinton Joseph Davisson i George Paget Thomson otrzymali nagrodę Nobla.
Jednak nie były to jedyne eksperymenty tego typu.
Na przykład niemiecki naukowiec Rupp zmierzył długość fali elektronów. Wykorzystał
on fakt ugięcia wiązki elektronów padającej na optyczną siatkę dyfrakcyjną.
Niedługo też doświadczalnie pokazano, że falową naturę przejawiają także inne
cząsteczki.
W roku 1931 Johnson zaobserwował ugięcie wiązek cząsteczek wodoru rozpraszanych
na kryształach, a w 1938 roku Stern, Eastermann i
Frisch zaobserwowali dyfrakcję wiązki cząsteczek helu na krysztale.
DOŚWIADCZENIE SCHUSTERA |
DOŚWIADCZENIE THOMSONA |
DOŚWIADCZENIE MILLIKANA |
DOŚWIADCZENIE RUTHERFORDA |
DOŚWIADCZENIE ASTONA |
DOŚWIADCZENIA - FALOWA BUDOWA ELEKTRONU |
DOŚWIADCZENIE FRANCKA-HERTZA |
DOŚWIADCZENIE STERNA-GERLACHA |
ZJAWISKO COMPTONA


