Változtasd az elektront gyorsító tér feszültségét, és figyeld meg, hogyan változik az elhajlási gyűrűk sugara!

A kiválasztott feszültséggel felgyorsított elektron vékony grafitrétegen halad át. A jobb egérgomb segítségével több irányból megnézheted az összeállítást!  A mérést úgy végezzük el, hogy az elhajlási képet szemből látjuk. [br]Ha a csúszka zöld, beállíthatod a kívánt gyorsítófeszültséget. [br][br]A jobb egérgomb segítségével az összeállítás forgatható, megmutathatjuk a diffrakciós készülék felépítését.

A mérés gomb megnyomása után a mérőszakasz segítségével megmérheted az elhajlási gyűrűk sugarát. Mindig a zöld színű gomb aktív. 

A rögzítés gomb megnyomásával rögzítheted a mérési eredményeket a táblázatban.  

Határozd meg több különböző gyorsító feszültség esetén az elektron hullámhosszát!

Mérd meg az első erősítés középponttól vett távolságát!

Számold ki a mért adatok alapján az elektron hullámhosszát![br]Az eszközben a grafit és az ernyő távolsága [i]l[/i] = 0,2 m, a grafit rácsállandója [i]d[/i] = 0,142 nm.

Ellenőrizd a számolás eredményét a program segítségével!

Ismételd meg a számolást a 2. és 3. erősítési helyeknél is![br][br][br]

 

A fénytanból tanultak alapján sorold fel, mely jelenségek azok, amelyek csak a hullámtermészettel magyarázhatók!

Hasonlítsd össze a grafit rácsállandójának értékét és az elektronok hullámhosszának értékét!

Mely sugárzások mutatják az elhajlás jelenségét a grafitrácson?

Hogyan viselkedik a látható fény grafitrácson?

Nézz utána, milyen gyakorlati alkalmazása van a diffrakciós módszereknek!

Az elektrondiffrakciós készülék felépítése[img]https://www.geogebra.org/resource/Xq1qHC13/tFvObborISzkTTiI/material-Xq1qHC13.png[/img][br]A katódsugárcsőben felgyorsított elektronok a grafitszemcséken minden irányban elhajlanak, és egy fényérzékeny ernyőbe csapódnak. [br]A kialakuló interferenciakép koncentrikus kör alakú erősítési helyeket mutat. [br]Az erősítés feltétele hogy az elektronhullámok azonos fázisban találkozzanak, azaz az útkülönbség a fél hullámhossz páros számú többszöröse legyen:[br] [br] ([i]k[/i] = 0, 1, 2, 3…) [br][br]A grafitkristályon az elektronok az optikai rácson áthaladó fénysugarakhoz hasonlóan hajlanak el. [br][img]https://www.geogebra.org/resource/a49kAVuT/PuoxDZsUe5aoAhab/material-a49kAVuT.png[/img][br]Az ábra alapján: [br][br]Az erősítés feltétele: [br][br]Az első erősítésnél [i]k[/i] = 1, így [br][br].[br][br][img]https://www.geogebra.org/resource/addAXRrM/CrWVaEhJi7gxC0hc/material-addAXRrM.png[/img][br]Az ábra alapján:[br][br][br] [br][i]L[/i] az ernyő és a rácstávolsága, [i]r[/i] az elhajlási kör sugara. Felhasználva, hogy kis szögek esetén[br][br],[br][br]az elektron hullámhosszára a következő összefüggés adódik:[br][br][br][br](Nagyobb szögek esetén asin α = tg α azonosság nem érvényesül, ezért a pontosabb számítások érdekében előbb az α szöget, majd annak szinuszát kell meghatározni.)[br]Fizikatörténeti kiegészítés[size=100]George Paget Thomson 1927-ben figyelt fel rá, hogy egy grafitrácsra irányított elektronnyaláb éppúgy elhajlást szenved, ahogyan a fény az optikai rácson. Ezzel igazolni tudta, hogy nem csak a fény rendelkezik kettős természettel, hanem az elektron is. Ugyanabban az évben Clinton J. Davisson és Lester H. Germer nikkelkristállyal végzett kísérleteik során figyeltek meg ugyanilyen diffrakciós jelenséget. Az elhajlás bekövetkezésének feltétele – hasonlóan a fénynél –, hogy az akadály mérete és a részecskéhez rendelhető hullámhossz összemérhető legyen.[br][br]A részecskéhez rendelhető hullámhossz a részecske lendületétől függ:[br][br] [br][br]Az elektronok kristályokon történőelhajlásának felfedezéséért Thomson és Davisson 1937-ben fizikai Nobel-díjban részesültek.[/size]