تجربة دافيسون-جيرمر: الفرق بين النسختين

[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
JarBot (نقاش | مساهمات)
ط بوت:صيانة V4.1، أضاف وسم مصدر
وسوم: تعديلات طويلة تحرير من المحمول تعديل ويب محمول
سطر 1:
كانت '''تجربة ديفيسون-جيرمر''' عبارة عن تجربة قام بها [[كلينتون ديفيسون]] و [[لستر جيرمر|ليستر جيرمر]] في 1923-1927 .
{{مصدر|تاريخ=سبتمبر 2019}}
{{مقالة غير مراجعة|تاريخ = سبتمبر 2019}}
{{يتيمة|تاريخ=سبتمبر 2019}}
 
'''تجربة ديفيسون-جيرمر''' هي تجربة أجراها [[كلينتون ديفيسون]] و[[لستر جيرمر|ليستر جيرمر]] في الفترة بين عامي 1923 و1927. حيث أظهرتاظهرت [[إلكترون|الإلكترونات]] ، المنتشرة على سطح بلورة من معدن [[نيكل|النيكل]] ، نمط حيود. أكّد أكد هذا [[الفرضية]] ، التي طورها [[لويس دي برولي]] في عام 1924 ، حول [[ازدواجية موجة الجسيمات]] ، وكانت معلماًمعلما تجريبياًتجريبيا في ابتكار [[ميكانيكا الكم]].
 
== التاريخ ونظرة عامة ==
وفقًا [[معادلات ماكسويل|لمعادلات ماكسويل]] في أواخر [[القرن التاسع عشر،عشر]] ، كان يعتقد أن [[ضوء|الضوء]] يتكون من [[موجة|موجات]] من [[حقل كهرومغناطيسي|الحقول الكهرومغناطيسية]] ويعتقد أن [[مادة|المادة]] تتكون من [[جزيء|جزيئات]] محلية. ومع ذلك،ذلك ، فقد تم تحدي هذا في مقالة [[ألبرت أينشتاين]] لعام 1905 حول [[ظاهرة كهروضوئية|التأثير الكهروضوئي،الكهروضوئي]] ، الذي وصف [[ضوء|الضوء]] بأنه كوانتكوانتات من الطاقة المنفصلة والمترجمة (التي تسمى الآن [[فوتون|فوتونات]]) ، والتي فازت بجائزة نوبل في [[فيزياء|الفيزياء]] في عام 1921. في عام 1924،1924 ، قام [[لويس دي بروغليان]] بتمثيل أطروحته المتعلقة نظريةبنظرية [[ازدواجية الموجةموجة-جسيم|ازدواجية موجة - الجسيمات،جسيم]] ، التي اقترحت فكرة أن كل المادة تعرض ازدواجية الموجة - الجسيمات للفوتونات. [2] وفقًا لـ De[[دي Broglie،بروجلي|دي بروغلي]] ، بالنسبة إلى كل المواد والإشعاع على حد سواء،سواء ، كانت طاقة {\ displaystyle E} للجسيماللجسيم مرتبطة بتكرار الموجة المرتبطة {\ displaystyle \ nu} بواسطة علاقة Planck:
 
''<code>E=hv</code>''
السطر 14 ⟵ 12:
<code>y=h|p</code>
 
حيث حh هو ثابت بلانك. قدم Walter[[والتر M. Elsasserايلسيسر]] مساهمة مهمة في تجربة Davissonديفيسون-Germer في Göttingenجيرمر في العشرينات من القرن العشرين،العشرين ، الذي لاحظ أن الطبيعة الشبيهة بالموجة للمادة قد يتم التحقيق فيها من خلال تجارب [[الانتثار الإلكتروني]] على المواد الصلبة البلورية،البلورية ، تمامًا مثل الطبيعة التي تشبه الموجة. من [[أشعة سينية|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.
 
تم التوصل الى هذا الاقتراح من قِبل زميل ايلسيسر الأقدم (وحاصل على [[جائزة نوبل]] لاحقًا) [[ماكس بورن]] لعلماء [[فيزياء|الفيزياء]] في [[إنجلترا]]. عندما تم إجراء تجربة ديفيسون و جيرمر ، تم شرح نتائج التجربة بواسطة اقتراح ايلسيسر. 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.
 
في عام 1927 في Bellمختبرات Labs،بيل ، أطلق كلينتون دافيسون وليستر جيرمر إلكترونات بطيئة الحركة على هدف نيكل بلوري. تم قياس [[الاعتماد الزاوي]] لكثافة [[إلكترون|الإلكترون]] المنعكس وتم تحديد أن يكون له نفس نمط [[الحيود]] كتلك التي تنبأ بها Braggبراغ للأشعة السينية. في الوقت نفسه،نفسه ، أظهر [[جورج باغيت طومسون|جورج باجيت طومسون]] بشكل مستقل نفس التأثير الذي أطلق [[إلكترون|الإلكترونات]] من خلال الأفلام المعدنية لإنتاج نمط حيود،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 [[موجة|الموجة]]. هذا،هذا ، بالاقتران مع [[ظاهرة كومبتون|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 [[ميكانيكا الكم|نظرية الكم]].
 
== التجارب المبكرة ==
بدأ Davissonديفيسون العمل في عام 1921 لدراسة قصف الإلكترون وانبعاثات الإلكترون الثانوية. استمرت سلسلة من التجارب حتى عام 1925. الإعداد التجريبيةالتجريبي 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،الإلكترونات ، فإن سطح بلورة أنعم سيكون خشنًا للغاية،للغاية ، وبالتالي فإن شعاع الإلكترون سيواجه انعكاسًا منتشرًا. تكونت التجربة من إطلاق شعاع إلكترون (من مسدس إلكترون،إلكترون ، مسرع جسيم إلكتروستاتيكي) على بلورة نيكل،نيكل ، عمودي على سطح البلورة،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،الكهربائي ، مما أعطاهم كمية معينة من الطاقة الحركية،الحركية ، نحو بلورة النيكل. لتجنب تصادم الإلكترونات مع ذرات أخرى في طريقها نحو السطح،السطح ، أجريت التجربة في غرفة مفرغة. لقياس عدد الإلكترونات التي كانت مبعثرة في زوايا مختلفة،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،التجربة ، دخل الهواء عن طريق الخطأ إلى الغرفة،الغرفة ، مما أدى إلى إنتاج فيلم أكسيد على سطح النيكل. لإزالة الأكسيد،الأكسيد ، قام دافيسون وجيرمر بتسخين العينة في فرن درجة حرارة عالية،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،السطح ، كانت مبعثرة بواسطة ذرات النيكل في الطائرات البلورية (لذا كانت الذرات متباعدة بانتظام) من البلورة. هذا،هذا ، في عام 1925،1925 ، ولدت نمط حيود مع قمم غير متوقعة.
<br />
 
== اختراق ==
في استراحة،استراحة ، حضر ديفيسون اجتماع أكسفورد للجمعية البريطانية للتقدم العلمي في صيف عام 1926. في هذا الاجتماع،الاجتماع ، علم بالتطورات الأخيرة في ميكانيكا الكم. لمفاجأة ديفيسون،ديفيسون ، ألقى ماكس بورن محاضرة استخدمت فيها منحنيات الحيود من أبحاث دافيسون عام 1923 التي نشرها في مجلة ساينس في ذلك العام،العام ، باستخدام البيانات كتأكيد لفرضية دي برولي. لقد تعلم أنه في السنوات السابقة،السابقة ، حاول علماء آخرون - Walter Elsasser و E. G. Dymond و Blackett و James Chadwick و Charles Ellis - إجراء تجارب مماثلة حول الحيود،الحيود ، لكنهم لم يتمكنوا من توليد فراغات منخفضة بما فيه الكفاية أو اكتشاف حزم منخفضة الكثافة المطلوبة. بالعودة إلى الولايات المتحدة،المتحدة ، أجرى ديفيسون تعديلات على تصميم الأنبوب وتصاعد الكاشف،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،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،فولت ، مما يعطي للإلكترونات طاقة حركية تبلغ 54 فولت. كما أثبت Max von Laue في عام 1912،1912 ، فإن التركيب البلوري الدوري يعمل كنوع من شبكات الحيود ثلاثية الأبعاد. يتم إعطاء زوايا أقصى انعكاس بواسطة شرط Bragg للتداخل البناء من صفيف،صفيف ، قانون Bragg = 0.091 نانومتر) تم الحصول عليها من تجارب تشتت الأشعة السينية السابقة على النيكل البلوري. وفقا لعلاقة دي برولي،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،براج ، والتي تطابقت بشكل وثيق مع التوقعات. كما ذكر دافيسون وجيرمر في ورقة المتابعة الخاصة بهما لعام 1928،1928 ، "هذه النتائج،النتائج ، بما في ذلك فشل البيانات في تلبية صيغة براغ،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،ذلك ، يضيفون 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،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 ==
لم يكن حتى الستينيات من القرن الماضي هو جعل الأنابيب المفرغة موثوقة ومتاحة للتوسع في تقنية حيود الإلكترون،الإلكترون ، ولكن منذ ذلك الوقت،الوقت ، استخدم العلماء حيود LEED لاستكشاف أسطح العناصر المتبلورة والتباعد بين الذرات.
 
<ref>{{مرجع ويب
| مسار = https://en.m.wikipedia.org/wiki/Davisson%E2%80%93Germer_experiment
| عنوان = Davisson–Germer experiment - Wikipedia
| موقع = en.m.wikipedia.org
| لغة = en
| تاريخ الوصول = 2019-09-25
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20160909092103/https://en.m.wikipedia.org/wiki/Davisson–Germer_experiment | تاريخ أرشيف = 9 سبتمبر 2016 }}</ref>
 
<code>E=</code>
 
== مراجع ==