Лекция 15 Исследование дифракции электронов. Эффект Доплера презентация

от поверхности кристалла никеля при определённых углах отражения возникали максимумы.
Эти максимумы отражённых пучков электронов соответствовали формуле, и их появление не могло быть объяснено никаким другим путём, кроме как на основе представлений о волнах и их дифракции; таким образом, волновые свойства частиц – электронов – были доказаны экспериментом.

приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобы проникать сквозь тонкие плёнки вещества (толщиной порядка 10–5 см, т. е. тысячи Å).
Тогда возникает так называемая дифракция быстрых электронов на прохождение, которую на поликристаллических плёнках алюминия и золота впервые (1927 год) исследовали английский учёный Дж. Дж. Томсон и русский физик П. С. Тартаковский.

поставили такой же опыт, но интенсивность электронного пучка была настолько слабой, что электроны проходили через прибор практически поодиночке. Однако картина после длительной экспозиции была точно такой же.

х

на прохождение на плёнках алюминия

Атомам с массой М, находящимся в газообразном состоянии в сосуде при абсолютной температуре Т соответствует длина волны

Исследования дифракции атомов и молекул

= 2/3kT). Для лёгких атомов и молекул (Н, H2, Не), и температур в сотни градусов Кельвина, длина волны также составляет около 1 Å. Дифрагирующие атомы или молекулы практически не проникают в глубь кристалла, поэтому можно считать, что их дифракция происходит при рассеянии от поверхности кристалла, т. е. как на плоской дифракционной решётке.

и тем или иным способом фиксируют «отражённые» дифракционные пучки. Таким путём немецкие учёные О. Штерн и И. Эстерман, а также др. исследователи на рубеже 30-х гг. наблюдали дифракцию атомных и молекулярных пучков.

как один из методов исследования структуры вещества.

Так было доказано экспериментально, что волновые свойства присущи всем без исключения микрочастицам.

Исследования дифракции протонов и нейтронов

двойственной природы материи – корпускулярно-волнового дуализма (и тем самым послужившая экспериментальным обоснованием квантовой механики), давно уже стала одним из главных рабочих методов для изучения строения вещества. На дифракции частиц основаны два важных современных метода анализа атомной структуры вещества – электронография и нейтронография.

Венской АН (1848 г.). Учился в Зальцбурге и Вене. С 1847 г. профессор Горной академии, с 1850 г. профессор Венского университета.

В 1842 г. теоретически обосновал зависимость частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения наблюдателя относительно источника колебаний.

движения источника этих волн или (и) приемника.

Источник, двигаясь к приемнику как бы сжимает пружину – волну

за время, равное периоду его колебаний T0, на расстояние

, где ν0 – частота колебаний источника.

Движение источника волны

Акустический эффект Доплера

Если вектор

скорости источника направлен под

произвольным углом θ1 к радиус-вектору

движутся относительно среды с произвольным скоростями

Движение источника и приемника волны

векторами

и

. Величина

, равная

проекции

на направление

, называется

лучевой скоростью источника.

Если

вакууме, с учетом преобразований Лоренца, имеет вид:

Здесь υ -скорость источника относительно приемника.
Если источник движется относительно приемника вдоль соединяющей их прямой, то наблюдается продольный эффект Доплера.

случае их взаимного удаления (θ = 0)

Поперечный эффект Доплера, наблюдается при

и

.

Впервые экспериментальная проверка существования эффекта Доплера и правильности релятивистской формулы была осуществлена американскими физиками Г. Айвсом и Д. Стилуэллом в 30-ых гг.

Для поперечного эффекта Доплера

роль это явление играет в астрофизике. На основании доплеровского смещения линий поглощения в спектрах звезд и туманностей можно определять лучевые скорости

объектов по

отношению к Земле: при

по формуле

на Земле (например, автомобиля, самолета и др.).

космологического красного смещения и состоящее в том, что линии в спектрах излучения внегалактических объектов смещены в сторону меньших частот (больших длин волн).

Красное смещение.
Теория расширяющейся Вселенной

свидетельствует о том, что Метагалактика расширяется, так что объекты удаляются от нашей Галактики. Под метагалактикой понимают совокупность всех звездных систем. В современные телескопы можно наблюдать часть Метагалактики, оптический радиус которой равен

r до них.
Закон Хаббла можно записать в виде:

галактик

где H – постоянная Хаббла. По самым современным оценкам, проведенным в 2003 г.,

которое свет проходит в вакууме за 3,27 лет

. (1 пк (парсек) – расстояние,

(

)

свечения жидкости под действием γ-лучей радия.

В 1937 году И.Е. Тамм и И.М. Франк объяснили механизм свечения

В 1940 году В.Л. Гинзбург создал квантовую теорию излучения В-Ч.

Излучение Вавилова-Черенкова это излучение электрически заряженной частицы, движущейся в среде со скоростью u, превышающей фазовую скорость света в этой среде

собой сферы

распространяющиеся со скоростью
фазовая скорость
света в этой среде

, а для протонов

Описанный эффект используют в счетчиках Черенкова, предназначенных для регистрации заряженных микрочастиц (электронов, протонов, мезонов, и т.п.). В них световая вспышка, возникающая при движении частицы, преобразуется в электрический сигнал с помощью фотоумножителя, который и регистрируется. В некоторых черенковских счетчиках можно определить угол θ и по условию

.

оценить скорость частицы и, зная массу, определить ее энергию.