تجربة دافيسون-جيرمر: الفرق بين النسختين
[نسخة منشورة] | [مراجعة غير مفحوصة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
عبد الله بوت (نقاش | مساهمات) بوت: إضافة بوابة:الفيزياء وسمان: أوتوويكي براوزر تعديل المحمول المتقدم |
Aram2018beko (نقاش | مساهمات) مقالة جديدة مترجمة وسوم: تحرير مرئي تحرير من المحمول تعديل ويب محمول |
||
سطر 1:
كانت تجربة Davisson-Germer عبارة عن تجربة قام بها كلينتون Davisson و Lester Germer في 1923-1927 في Western Electric (فيما بعد Bell Labs) ، [1] حيث عرضت الإلكترونات ، المنتشرة على سطح بلورة من معدن النيكل ، نمط حيود. أكد هذا الفرضية ، التي طورها لويس دي برولي في عام 1924 ، حول ازدواجية موجة الجسيمات ، وكانت معلما تجريبيا في ابتكار ميكانيكا الكم.
== التاريخ
وأن زخم
<code>y=h|p</code>
حيث ح هو ثابت بلانك. قدم Walter M. Elsasser مساهمة مهمة في تجربة Davisson-Germer في Göttingen في العشرينات من القرن العشرين ، الذي لاحظ أن الطبيعة الشبيهة بالموجة للمادة قد يتم التحقيق فيها من خلال تجارب الانتثار الإلكتروني على المواد الصلبة البلورية ، تمامًا مثل الطبيعة التي تشبه الموجة. من الأشعة السينية تم تأكيدها من خلال تجارب نثر الأشعة السينية على المواد الصلبة البلورية. [2] [3] تم توصيل هذا الاقتراح من Elsasser من قِبل زميله الأقدم (وحاصل على جائزة نوبل لاحقًا) Max Born لعلماء الفيزياء في إنجلترا. عندما تم إجراء تجربة Davisson و Germer ، تم شرح نتائج التجربة بواسطة اقتراح Elsasser. ومع ذلك ، لم تكن النية الأولية لتجربة دافيسون وجيرمر هي تأكيد فرضية دي برولي ، بل دراسة سطح النيكل.
في عام 1927 في Bell Labs ، أطلق كلينتون دافيسون وليستر جيرمر إلكترونات بطيئة الحركة على هدف نيكل بلوري. تم قياس الاعتماد الزاوي لكثافة الإلكترون المنعكس وتم تحديد أن يكون له نفس نمط الحيود كتلك التي تنبأ بها Bragg للأشعة السينية. في الوقت نفسه ، أظهر جورج باجيت طومسون بشكل مستقل نفس التأثير الذي أطلق الإلكترونات من خلال الأفلام المعدنية لإنتاج نمط حيود ، وتقاسم ديفيسون وتومسون جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1937. [2] [4] أكدت تجربة دافيسون-جيرمر فرضية دي برولي بأن المسألة لها سلوك يشبه الموجة. هذا ، بالاقتران مع تأثير كومبتون الذي اكتشفه آرثر كومبتون (الذي فاز بجائزة نوبل للفيزياء في عام 1927) ، [5] أسس فرضية ثنائية الموجات والجسيمات التي كانت خطوة أساسية في نظرية الكم.
== التجارب المبكرة ==
بدأ Davisson العمل في عام 1921 لدراسة قصف الإلكترون وانبعاثات الإلكترون الثانوية. استمرت سلسلة من التجارب حتى عام 1925. الإعداد التجريبية كان الهدف الفعلي لديفيزون وجيرمر هو دراسة سطح قطعة من النيكل عن طريق توجيه حزمة من الإلكترونات على السطح ومراقبة عدد الإلكترونات التي ارتدت في زوايا مختلفة. لقد توقعوا أنه نظرًا لصغر حجم الإلكترونات ، فإن سطح بلورة أنعم سيكون خشنًا للغاية ، وبالتالي فإن شعاع الإلكترون سيواجه انعكاسًا منتشرًا. تكونت التجربة من إطلاق شعاع إلكترون (من مسدس إلكترون ، مسرع جسيم إلكتروستاتيكي) على بلورة نيكل ، عمودي على سطح البلورة ، وقياس مدى تباين عدد الإلكترونات المنعكسة مع تباين الزاوية بين الكاشف والنيكل سطح متنوعة. كان مدفع الإلكترون عبارة عن خيوط ساخنة أطلقت إلكترونات متحمسة حرارياً تسارعت بعد ذلك من خلال فرق الجهد الكهربائي ، مما أعطاهم كمية معينة من الطاقة الحركية ، نحو بلورة النيكل. لتجنب تصادم الإلكترونات مع ذرات أخرى في طريقها نحو السطح ، أجريت التجربة في غرفة مفرغة. لقياس عدد الإلكترونات التي كانت مبعثرة في زوايا مختلفة ، تم استخدام كاشف الإلكترون لكأس faraday الذي يمكن نقله على مسار القوس حول البلورة. تم تصميم الكاشف لقبول الإلكترونات المتناثرة بشكل مرن فقط. أثناء التجربة ، دخل الهواء عن طريق الخطأ إلى الغرفة ، مما أدى إلى إنتاج فيلم أكسيد على سطح النيكل. لإزالة الأكسيد ، قام دافيسون وجيرمر بتسخين العينة في فرن درجة حرارة عالية ، دون أن يدركوا أن هذا تسبب في تكوين هيكل متعدد البلورات سابقًا للنيكل لتشكيل مناطق بلورية فردية كبيرة ذات مستويات بلورية مستمرة فوق عرض حزمة الإلكترون. [6] عندما بدأت التجربة من جديد وضربت الإلكترونات السطح ، كانت مبعثرة بواسطة ذرات النيكل في الطائرات البلورية (لذا كانت الذرات متباعدة بانتظام) من البلورة. هذا ، في عام 1925 ، ولدت نمط حيود مع قمم غير متوقعة.
<br />
==
في استراحة ، حضر ديفيسون اجتماع أكسفورد للجمعية البريطانية للتقدم العلمي في صيف عام 1926. في هذا الاجتماع ، علم بالتطورات الأخيرة في ميكانيكا الكم. لمفاجأة ديفيسون ، ألقى ماكس بورن محاضرة استخدمت فيها منحنيات الحيود من أبحاث دافيسون عام 1923 التي نشرها في مجلة ساينس في ذلك العام ، باستخدام البيانات كتأكيد لفرضية دي برولي. لقد تعلم أنه في السنوات السابقة ، حاول علماء آخرون - Walter Elsasser و E. G. Dymond و Blackett و James Chadwick و Charles Ellis - إجراء تجارب مماثلة حول الحيود ، لكنهم لم يتمكنوا من توليد فراغات منخفضة بما فيه الكفاية أو اكتشاف حزم منخفضة الكثافة المطلوبة. بالعودة إلى الولايات المتحدة ، أجرى ديفيسون تعديلات على تصميم الأنبوب وتصاعد الكاشف ، مضيفًا السمت بالإضافة إلى الصلابة. ولدت التجارب التالية ذروة إشارة قوية عند 65 فولت وزاوية 45 = 45 درجة. نشر مذكرة إلى Naturetitled بعنوان "تناثر الإلكترونات بواسطة بلورة واحدة من النيكل". الأسئلة لا تزال بحاجة إلى إجابة واستمر التجريب حتى عام 1927. عن طريق تغيير الجهد المطبق على مسدس الإلكترون ، تم العثور على أقصى شدة للإلكترونات المنعكسة على السطح الذري في زوايا مختلفة. وقد لوحظت أعلى كثافة عند زاوية 50 = 50 ° مع جهد 54 فولت ، مما يعطي للإلكترونات طاقة حركية تبلغ 54 فولت. كما أثبت Max von Laue في عام 1912 ، فإن التركيب البلوري الدوري يعمل كنوع من شبكات الحيود ثلاثية الأبعاد. يتم إعطاء زوايا أقصى انعكاس بواسطة شرط Bragg للتداخل البناء من صفيف ، قانون Bragg = 0.091 نانومتر) تم الحصول عليها من تجارب تشتت الأشعة السينية السابقة على النيكل البلوري. وفقا لعلاقة دي برولي ، فإن الإلكترونات ذات الطاقة الحركية البالغة 54 فولت ذات طول موجي قدره 0.167 نانومتر. وكانت النتيجة التجريبية 0.165 نانومتر عن طريق قانون براج ، والتي تطابقت بشكل وثيق مع التوقعات. كما ذكر دافيسون وجيرمر في ورقة المتابعة الخاصة بهما لعام 1928 ، "هذه النتائج ، بما في ذلك فشل البيانات في تلبية صيغة براغ ، تتفق مع تلك التي تم الحصول عليها سابقًا في تجاربنا على حيود الإلكترون. تفشل بيانات الانعكاس في تلبية علاقة براغ للسبب نفسه هو فشل حزم حيود الإلكترون في تزامن نظائرها في حزمة Laue. " ومع ذلك ، يضيفون ، "أطوال الموجة المحسوبة تتفق بشكل ممتاز مع القيم النظرية لـ h / mv كما هو موضح في الجدول المصاحب." لذلك على الرغم من أن حيود طاقة الإلكترون لا يتبع قانون براغ ، إلا أنه أكد معادلة دي برولي. كان اكتشاف دافيسون وجيرمر العرضي لحيود الإلكترونات أول دليل مباشر يؤكد فرضية دي برولي بأن الجسيمات يمكن أن يكون لها خصائص موجية أيضًا. ساهم اهتمام دافيسون بالتفاصيل وموارده لإجراء البحوث الأساسية وخبرة الزملاء والحظ في النجاح التجريبي.
== تطبيقات عملية ==
* {{مرجع ويب▼
لم يكن حتى الستينيات من القرن الماضي هو جعل الأنابيب المفرغة موثوقة ومتاحة للتوسع في تقنية حيود الإلكترون ، ولكن منذ ذلك الوقت ، استخدم العلماء حيود LEED لاستكشاف أسطح العناصر المتبلورة والتباعد بين الذرات.
| url = https://en.m.wikipedia.org/wiki/Davisson%E2%80%93Germer_experiment
| title = Davisson–Germer experiment - Wikipedia
| website = en.m.wikipedia.org
| language = en
| accessdate = 2019-09-25
}}</ref>
<code>E=</code>
|