А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Явище - дифракція - електрон
Явище дифракції електронів було насправді відкрито після створення квантової механіки. У нашому викладі, однак, ми ие дотримуємося історичній послідовності розвитку теорії, а намагаємося побудувати його таким чином, щоб найбільш ясно показати, яким чином основні принципи квантової механіки пов'язані з спостерігаються иа досвіді явищами.
Явище дифракції електронів було насправді відкрито після створення квантової механіки. У нашому викладі, однак, ми не дотримуємося історичній послідовності розвитку теорії, а намагаємося побудувати його таким чином, щоб найбільш ясно показати, яким чином основні принципи квантової механіки пов'язані з спостерігаються на досвіді явищами.
Явище дифракції електронів в кристалах і було покладено в основу ще одного методу структурного аналізу речовини - електронографії.
Явище дифракції електронів застосовується для тих же цілей, що і дифракція рентгенівських променів. Електронографія має ряд переваг перед рентгенографією. Першим перевагою є короткі експозиції. Речовина набагато ефективніше розсіює електрони, ніж рентгенівські промені.
Явище дифракції електронів полягає в наступному. Тонкий пучок електронів, прискорених електричним полем, направляється в високому вакуумі на плівку досліджуваного речовини, товщина якої менш 0 1 мікрона, або через тонкий струмінь газу. після проходження через плівку рідини або шар газу пучок розсіюється конусом, утворюючи в деяких строго певних напрямках пучки різної інтенсивності. Дія електронів на фотопластинку дає електронограмі, на якій спостерігаються почорніння у вигляді більш-менш різких кілець, дуг або плям, приблизно так само, як на рентгенограмі.
Явище дифракції електронів застосовується для тих же цілей, що і дифракція рентгенівських променів. Електронографія має ряд переваг перед рентгенографією. Першим перевагою є короткі експозиції. Речовина набагато ефективніше розсіює електрони, ніж рентгенівські промені. Електронограмма може бути отримана за час, що вимірюється секундами і частками секунд, в той час як для одержання рентгенограм потрібні хвилини і годинник.
Явище дифракції електронів було насправді відкрито після створення квантової механіки. У нашому викладі, однак, ми не дотримуємося історичній послідовності розвитку теорії, а намагаємося побудувати його таким чином, щоб найбільш ясно показати, яким чином основні принципи квантової механіки пов'язані з спостерігаються на досвіді явищами.
Дослідження явищ дифракції електронів при розсіюванні їх кристалічними тілами показало, що наведене співвідношення між імпульсом і довжиною хвилі для фотона (XV.2) справджується й частки.
Оскільки в явищі дифракції електронів проявляються їх хвильові властивості, потік електронів в даному випадку можна розглядати як промінь з довжиною хвилі h, Марк і Вірлов (Німеччина), вперше застосували дифракцію електронів для випромінювання молекул, скористалися без будь-яких змін теорією розсіювання рентгенівських променів, розробленої до цього Дебаєм.
Електронографія заснована на явищі дифракції електронів на ядрах атомів. Метод застосовується для вивчення структури різних речовин в газоподібному стані. Дифракційна картина взаємодії швидких електронів з речовиною фіксується на фотоплівці у вигляді електронограми. Вона складається з центрального плями, утвореного неотклонівшіміся електронами, і кілець різної інтенсивності, що є результатом дії розсіяних електронів. Характер кілець і їх інтенсивність обумовлені будовою досліджуваного з'єднання. Розшифровка електронограмма шляхом використання певних математичних співвідношень дає можливість встановити геометричну форму, розташування атомів, меж'ядерние відстані і валентні кути нескладних молекул. У разі складних з'єднань застосування електронографії утруднено.
У методі електронографії використовується явище дифракції електронів на молекулах. Електрони, як і всі інші мікрочастинки, мають хвильові властивості. Тому при зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля А, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і Я, виникає дифракційна картина, відповідна цій довжині хвилі.
схема пристрою електронографа. У методі електронографії використовується явище дифракції електронів на молекулах. Електрони, як і всі інші мікрочастинки, мають хвильові властивості.
Принципова схема електро-троногра. фа. Метод електронографії заснований на явищі дифракції електронів на молекулах. При зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля К, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і К, виникає дифракція, відповідна ет9Й довжині хвилі.
Метод електронографії заснований на явищі дифракції електронів на молекулах. При зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля Я, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і Я, виникає дифракція, відповідна цій довжині хвилі.
Кілька років по тому було відкрито явище дифракції електронів, причому результати кількісного вивчення цього явища повністю узгоджувалися з висновками гіпотези де - Брой-ля. Пізніше було відкрито явище дифракції також протонів та інших часток.
Кілька років по тому було відкрито явище дифракції електронів, причому результати кількісного вивчення цього явища повністю узгоджувалися з висновками гіпотези де - Бройля. Пізніше було відкрито явище дифракції також протонів та інших часток.
Зауважимо, що в даний час явище дифракції електронів широко використовується для вивчення структури речовини. Елек-тронограф - прилад, за допомогою якого спостерігається це явище - застосовується в багатьох фізико-хімічних лабораторіях. Так, на хімічному факультеті МДУ існує спеціальна лабораторія газової електронографії, в якій за допомогою дифракції електронів вивчається структура молекул.
Хвильові властивості електрона виявляються в згаданому вище явище дифракції електронів. Явище дифракції (див. Курс фізики) було добре відомо для світлових променів, для рентгенівських променів і інших електромагнітних коливань. Дифракція обумовлюється хвильовий природою цих променів. Тому існування дифракції електронів підтверджує наявність у них хвильових властивостей. В СРСР воно вперше було досліджено П. С. Тартаковським в тому ж році.
Хвильові властивості електрона виявляються в згаданому вище явище дифракції електронів. Явище дифракції (див. Курс фізики) було добре - відомо для світлових променів, для рентгенівських променів і інших електромагнітних коливань. Дифракція обумовлюється хвильової природою цих променів. Тому існування дифракції електронів підтверджує наявність у них хвильових властивостей. В СРСР воно вперше було досліджено П. С. Тартаковським в тому ж році.
Зміна параметрів с і а в залежності від величини кристалів (L - розмір шару, Н - висота. Різна чергування шарів в монокристаллическом графіті було виявлено при спостереженні явища дифракції електронів. Тісно пов'язаний з рентгенографією спосіб вивчення структури речовини за допомогою електронних променів. Явище дифракції електронів, що проходять крізь кристал, подібно явищу дифракції рентгенівських променів, але електронні промені взаємодіють з атомами кристалічної решітки набагато більш енергійно. Завдяки останній обставині вже при самій незначній товщині кристалічного препарату електронні хвилі створюють виразні дифракційні картини. Електронографіче-ський спосіб має певну перевагу перед рентгенографическим, коли мова йде про вивчення надзвичайно тонких кристалічних шарів. Однак метод дифракції електронів ще не дав надійних результатів при дослідженні структури аморфних тіл, хоча Н. А. Шишаков[6], Який отримав електронограми кварцового скла розглядає їх як підтвердження кристал-літної теорії і вважає, що плавлений кварц складається з деформованих кристалів кристобалита.
Імовірнісна трактування хвильових властивостей електрона не знімає всіх принципових труднощів. Якщо явище дифракції електронів при проходженні через вузьку щілину розглядати як результат взаємодії часток з краями екрану, то в дослідах з двома щілинами повинні спостерігатися наступні результати. При відкриванні однієї щілини А на фотопластинці Ф електрони повинні викликати потемніння в вигляді смуги, щільність потемніння через явища дифракції повинна плавно зменшуватися від центру смуги проти отвори Л до її країв.
Останнім часом широко користуються методом електронно-мікроскопічного дослідження, а також електронно-графічним методом структурного аналізу. Останній використовує явище дифракції електронів від плоских сіток просторової решітки кристалів і відрізняється від рентгенівського методу тим, що замість рентгенівських променів застосовується потік електронів.
Було виявлено явище дифракції електронів.
Принципово інакше поводиться мікрочастинка, наприклад електрон. Розглянемо знову явище дифракції електронів. На екрані CD спостерігається дифракційна картина. Основна частина інтенсивності електронної хвилі доводиться на центральний максимум, тому роль наступних максимумів невелика і ними можна знехтувати.
Було виявлено явище дифракції електронів.
Тим самим була запропонована гіпотеза, згідно з якою властивість дуалізму притаманне не тільки світлі, але матерії взагалі. Експериментальне виявлення явища дифракції електронів (Девіс-сон і Джермер в 1927 р, Тартаковський і Томсон в 1928 р) послужило підтвердженням гіпотези де Бройля.
Неможливість введення поняття траєкторії для мікрочастинки підтверджується дослідами по дифракції електронів, про які йшлося в § 2 цієї глави. Зауважимо, що явище дифракції електронів широко використовується для вивчення будови речовини за допомогою електронного мікроскопа, подібно до того, як використовується дифракція світла в звичайних мікроскопах.
Наявність у електрона хвильових властивостей враховується при конструюванні електронних і іонних приладів. Крім того, явище дифракції електронів використовується при дослідженні структури молекул, структури поверхневого шару металу після механічної обробки, структури абсорбованого шару газів на поверхні твердих тіл, електричних полів між іонами кристалічної решітки.
Рівні енергії атома водню. Вертикальні лінії показують переходи з одного рівня на інший. Девіссон і Джер-мером (1925) було відкрито явище дифракції електронів при відображенні повільних електронів, що пройшли прискорює різниця потенціалів 100 - 200 V від поверхні кристала нікелю. При проходженні пучка швидких електронів (- 50 kV) через дуже тонку фольгу металу також спостерігається явище дифракції (рис. 6), яке пояснюється хвильовими властивостями електронів.
У момент виникнення цієї гіпотези не було ніяких експериментальних даних, що підтверджують положення про те, що атоми і електрони поводяться в будь-яких випадках як хвилі. Однак незабаром після опублікування роботи де Бройля американські дослідники Девіссон і Джермер експериментально довели наявність у електрона хвильових властивостей, відкривши явище дифракції електронів.
Незважаючи па малу товщину зразків, доступних дослідженню на просвіт, важливу роль у формуванні хвильового поля в зразку, а отже дифракційної картини, грає багаторазове розсіювання електронів. Як і в рентгенівської топографії, на розподіл інтенсивності дифрагує пучків істотно впливає наявність різного роду дефектів і недосконалостей кристалічної структури речовини. Ця обставина дає можливість вивчати недосконалості кристалів, використовуючи явище дифракції електронів.
Основна особливість цих мікрооб'єктів полягає в тому, що вони володіють складними корпускуляріо-хвильовими властивостями. У нашій свідомості об'єднання в одному образі частки і хвилі не складається в певну, звичну для нас фізичну картину. Проте це властивість мікрооб'єктів експериментально доведено і з ним не можна не рахуватися. Так, ще в 1928 році було встановлено явище дифракції електронів, що доводить хвильові властивості електрона.
Явище дифракції електронів було насправді відкрито після створення квантової механіки. У нашому викладі, однак, ми не дотримуємося історичній послідовності розвитку теорії, а намагаємося побудувати його таким чином, щоб найбільш ясно показати, яким чином основні принципи квантової механіки пов'язані з спостерігаються на досвіді явищами.
Явище дифракції електронів в кристалах і було покладено в основу ще одного методу структурного аналізу речовини - електронографії.
Явище дифракції електронів застосовується для тих же цілей, що і дифракція рентгенівських променів. Електронографія має ряд переваг перед рентгенографією. Першим перевагою є короткі експозиції. Речовина набагато ефективніше розсіює електрони, ніж рентгенівські промені.
Явище дифракції електронів полягає в наступному. Тонкий пучок електронів, прискорених електричним полем, направляється в високому вакуумі на плівку досліджуваного речовини, товщина якої менш 0 1 мікрона, або через тонкий струмінь газу. після проходження через плівку рідини або шар газу пучок розсіюється конусом, утворюючи в деяких строго певних напрямках пучки різної інтенсивності. Дія електронів на фотопластинку дає електронограмі, на якій спостерігаються почорніння у вигляді більш-менш різких кілець, дуг або плям, приблизно так само, як на рентгенограмі.
Явище дифракції електронів застосовується для тих же цілей, що і дифракція рентгенівських променів. Електронографія має ряд переваг перед рентгенографією. Першим перевагою є короткі експозиції. Речовина набагато ефективніше розсіює електрони, ніж рентгенівські промені. Електронограмма може бути отримана за час, що вимірюється секундами і частками секунд, в той час як для одержання рентгенограм потрібні хвилини і годинник.
Явище дифракції електронів було насправді відкрито після створення квантової механіки. У нашому викладі, однак, ми не дотримуємося історичній послідовності розвитку теорії, а намагаємося побудувати його таким чином, щоб найбільш ясно показати, яким чином основні принципи квантової механіки пов'язані з спостерігаються на досвіді явищами.
Дослідження явищ дифракції електронів при розсіюванні їх кристалічними тілами показало, що наведене співвідношення між імпульсом і довжиною хвилі для фотона (XV.2) справджується й частки.
Оскільки в явищі дифракції електронів проявляються їх хвильові властивості, потік електронів в даному випадку можна розглядати як промінь з довжиною хвилі h, Марк і Вірлов (Німеччина), вперше застосували дифракцію електронів для випромінювання молекул, скористалися без будь-яких змін теорією розсіювання рентгенівських променів, розробленої до цього Дебаєм.
Електронографія заснована на явищі дифракції електронів на ядрах атомів. Метод застосовується для вивчення структури різних речовин в газоподібному стані. Дифракційна картина взаємодії швидких електронів з речовиною фіксується на фотоплівці у вигляді електронограми. Вона складається з центрального плями, утвореного неотклонівшіміся електронами, і кілець різної інтенсивності, що є результатом дії розсіяних електронів. Характер кілець і їх інтенсивність обумовлені будовою досліджуваного з'єднання. Розшифровка електронограмма шляхом використання певних математичних співвідношень дає можливість встановити геометричну форму, розташування атомів, меж'ядерние відстані і валентні кути нескладних молекул. У разі складних з'єднань застосування електронографії утруднено.
У методі електронографії використовується явище дифракції електронів на молекулах. Електрони, як і всі інші мікрочастинки, мають хвильові властивості. Тому при зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля А, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і Я, виникає дифракційна картина, відповідна цій довжині хвилі.
схема пристрою електронографа. У методі електронографії використовується явище дифракції електронів на молекулах. Електрони, як і всі інші мікрочастинки, мають хвильові властивості.
Принципова схема електро-троногра. фа. Метод електронографії заснований на явищі дифракції електронів на молекулах. При зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля К, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і К, виникає дифракція, відповідна ет9Й довжині хвилі.
Метод електронографії заснований на явищі дифракції електронів на молекулах. При зустрічі пучка електронів, що характеризуються довжиною хвилі де Бройля Я, з перешкодою, що має розміри того ж порядку, що і Я, виникає дифракція, відповідна цій довжині хвилі.
Кілька років по тому було відкрито явище дифракції електронів, причому результати кількісного вивчення цього явища повністю узгоджувалися з висновками гіпотези де - Брой-ля. Пізніше було відкрито явище дифракції також протонів та інших часток.
Кілька років по тому було відкрито явище дифракції електронів, причому результати кількісного вивчення цього явища повністю узгоджувалися з висновками гіпотези де - Бройля. Пізніше було відкрито явище дифракції також протонів та інших часток.
Зауважимо, що в даний час явище дифракції електронів широко використовується для вивчення структури речовини. Елек-тронограф - прилад, за допомогою якого спостерігається це явище - застосовується в багатьох фізико-хімічних лабораторіях. Так, на хімічному факультеті МДУ існує спеціальна лабораторія газової електронографії, в якій за допомогою дифракції електронів вивчається структура молекул.
Хвильові властивості електрона виявляються в згаданому вище явище дифракції електронів. Явище дифракції (див. Курс фізики) було добре відомо для світлових променів, для рентгенівських променів і інших електромагнітних коливань. Дифракція обумовлюється хвильовий природою цих променів. Тому існування дифракції електронів підтверджує наявність у них хвильових властивостей. В СРСР воно вперше було досліджено П. С. Тартаковським в тому ж році.
Хвильові властивості електрона виявляються в згаданому вище явище дифракції електронів. Явище дифракції (див. Курс фізики) було добре - відомо для світлових променів, для рентгенівських променів і інших електромагнітних коливань. Дифракція обумовлюється хвильової природою цих променів. Тому існування дифракції електронів підтверджує наявність у них хвильових властивостей. В СРСР воно вперше було досліджено П. С. Тартаковським в тому ж році.
Зміна параметрів с і а в залежності від величини кристалів (L - розмір шару, Н - висота. Різна чергування шарів в монокристаллическом графіті було виявлено при спостереженні явища дифракції електронів. Тісно пов'язаний з рентгенографією спосіб вивчення структури речовини за допомогою електронних променів. Явище дифракції електронів, що проходять крізь кристал, подібно явищу дифракції рентгенівських променів, але електронні промені взаємодіють з атомами кристалічної решітки набагато більш енергійно. Завдяки останній обставині вже при самій незначній товщині кристалічного препарату електронні хвилі створюють виразні дифракційні картини. Електронографіче-ський спосіб має певну перевагу перед рентгенографическим, коли мова йде про вивчення надзвичайно тонких кристалічних шарів. Однак метод дифракції електронів ще не дав надійних результатів при дослідженні структури аморфних тіл, хоча Н. А. Шишаков[6], Який отримав електронограми кварцового скла розглядає їх як підтвердження кристал-літної теорії і вважає, що плавлений кварц складається з деформованих кристалів кристобалита.
Імовірнісна трактування хвильових властивостей електрона не знімає всіх принципових труднощів. Якщо явище дифракції електронів при проходженні через вузьку щілину розглядати як результат взаємодії часток з краями екрану, то в дослідах з двома щілинами повинні спостерігатися наступні результати. При відкриванні однієї щілини А на фотопластинці Ф електрони повинні викликати потемніння в вигляді смуги, щільність потемніння через явища дифракції повинна плавно зменшуватися від центру смуги проти отвори Л до її країв.
Останнім часом широко користуються методом електронно-мікроскопічного дослідження, а також електронно-графічним методом структурного аналізу. Останній використовує явище дифракції електронів від плоских сіток просторової решітки кристалів і відрізняється від рентгенівського методу тим, що замість рентгенівських променів застосовується потік електронів.
Було виявлено явище дифракції електронів.
Принципово інакше поводиться мікрочастинка, наприклад електрон. Розглянемо знову явище дифракції електронів. На екрані CD спостерігається дифракційна картина. Основна частина інтенсивності електронної хвилі доводиться на центральний максимум, тому роль наступних максимумів невелика і ними можна знехтувати.
Було виявлено явище дифракції електронів.
Тим самим була запропонована гіпотеза, згідно з якою властивість дуалізму притаманне не тільки світлі, але матерії взагалі. Експериментальне виявлення явища дифракції електронів (Девіс-сон і Джермер в 1927 р, Тартаковський і Томсон в 1928 р) послужило підтвердженням гіпотези де Бройля.
Неможливість введення поняття траєкторії для мікрочастинки підтверджується дослідами по дифракції електронів, про які йшлося в § 2 цієї глави. Зауважимо, що явище дифракції електронів широко використовується для вивчення будови речовини за допомогою електронного мікроскопа, подібно до того, як використовується дифракція світла в звичайних мікроскопах.
Наявність у електрона хвильових властивостей враховується при конструюванні електронних і іонних приладів. Крім того, явище дифракції електронів використовується при дослідженні структури молекул, структури поверхневого шару металу після механічної обробки, структури абсорбованого шару газів на поверхні твердих тіл, електричних полів між іонами кристалічної решітки.
Рівні енергії атома водню. Вертикальні лінії показують переходи з одного рівня на інший. Девіссон і Джер-мером (1925) було відкрито явище дифракції електронів при відображенні повільних електронів, що пройшли прискорює різниця потенціалів 100 - 200 V від поверхні кристала нікелю. При проходженні пучка швидких електронів (- 50 kV) через дуже тонку фольгу металу також спостерігається явище дифракції (рис. 6), яке пояснюється хвильовими властивостями електронів.
У момент виникнення цієї гіпотези не було ніяких експериментальних даних, що підтверджують положення про те, що атоми і електрони поводяться в будь-яких випадках як хвилі. Однак незабаром після опублікування роботи де Бройля американські дослідники Девіссон і Джермер експериментально довели наявність у електрона хвильових властивостей, відкривши явище дифракції електронів.
Незважаючи па малу товщину зразків, доступних дослідженню на просвіт, важливу роль у формуванні хвильового поля в зразку, а отже дифракційної картини, грає багаторазове розсіювання електронів. Як і в рентгенівської топографії, на розподіл інтенсивності дифрагує пучків істотно впливає наявність різного роду дефектів і недосконалостей кристалічної структури речовини. Ця обставина дає можливість вивчати недосконалості кристалів, використовуючи явище дифракції електронів.
Основна особливість цих мікрооб'єктів полягає в тому, що вони володіють складними корпускуляріо-хвильовими властивостями. У нашій свідомості об'єднання в одному образі частки і хвилі не складається в певну, звичну для нас фізичну картину. Проте це властивість мікрооб'єктів експериментально доведено і з ним не можна не рахуватися. Так, ще в 1928 році було встановлено явище дифракції електронів, що доводить хвильові властивості електрона.