Experimentální důkaz vlnových vlastností elektronů

  

Obrázek 7.4: Experimentální důkaz vlnových vlastností elektronů.

Hypotéza, že i částice se mohou chovat jako vlny a mají tedy rovněž duální charakter byla zavedena de Brogliem (1924), jenž postuloval pro délku vlny $\lambda$ přiřazené částici o hybnosti $p$ vztah: $\lambda = h\,/ p$ ( $h =$ Planckova konstanta). První experimentální důkazy pro toto tvrzení byly založeny na srovnání difrakce rentgenového záření a elektronů na monokrystalech (Davisson, Germer 1927) nebo tenkých polykrystalických fóliích (Thomson 1927). Z fyzikálního hlediska by byl mnohem transparentější experiment na nějakém jednodušším systému, jenž představuje např. analogii Youngova dvouštěrbinového experimentu, kterí v minulosti přispěl k přijetí vlnové povahy světla. Analogický ecperiment s elektrony naráží však na problém, že typické délky de Brogliových vln pro elektrony jsou v oblasti vlnových délek rentgenového záření a vytvoření štěrbinového systému se srovnatelnými rozměry je nejednoduchý technologický problém. Obdoba Youngova experimentu s elektrony byla proto realizována až po dosažení potřebného pokroku v mikrotechnologii a vypracování techniky detekce interferenčního obrazce s dostatečně vysokým rozlišením (Jonsson 1961). V horní části prezentovaního obrázku jsou uvedeny naměřené a vypočtené výsledky pro interferenční obrazec získaný v Youngově experimentu s optickým zářením. Ve spodní části obrázku je zobrazena adekvátní informace pro případ dvouštěrbinového experimentu s elektrony. Energie elektronů byla 50 keV, odpovídající vlnová délka je $5\!\times\!10^{-12}$ m. Vzdálenost štěrbin byla $2\!\times\!10^{-6}$ m. Interferenční obrazec pro elektrony je nejen kvalitativně zcela shodný s obrazcem pro optické záření, i naměřená vzdálenost proužků $0.9\!\times\!10^{-6}$ m je zcela v souladu s vypočtenou vzdáleností pro případ vlny odpovídající elektronům dané energie.

Kredit: Jonsson C.: Zeit. Phys. 161 (1961), 454.

Zpět: Comptonův jev O úroveň výše: Úvodní poznámky Pokračovat: Kvantový model lineárního oscilátoru