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[현대물리실험] 전자 회절 실험
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실 험 목 적
전자 회절을 관찰하고 Bragg방정식을 이용하여 입사 전자의 de Broglie 파장 및 흑연의 격자 간격을 구함으로 흑연의 격자 구조를 이해한다. 흑연에 부딪치는 가속된 전자가 왜 원모양처럼 나타나는지 또한 어떻게 해서 회절이 일어나는지에 대한 것을 이해하는 것이 이 실험의 목표이다.
실 험 원 리
✓ 보강간섭의 조건
회절된 X-선이 보강간섭을 일으키기 위한 조건
1) 입사각은 반사하여 나가는 각과 반드시 일치한다.
2) 그림 1에 나타난 경로의 길이 차이()는 반드시 파장의 정수배이다.
✓ Bragg s Law
그림 1. 결정에서의 광의 산란
위의 조건 1을 증명하지 않고 그렇다고 가정하겠다. 비록 실제로는 회절과 간섭에 의한 현상이긴 하나 이 조건은 반사법칙(입사=반사)으로 불려진다. 조건 2는 그림1에서 보는 것처럼,
(1)
이면 만족되는데 여기서 D는 원자간 간격(원자사이 거리)이고 d는 격자면 사이의 거리이 다.
식(1)은 라우에의 결과를 알고 난 후 Bragg가 1912년에 발표했던 식이다. 정수 n는 반사 차원이라 불리는데 광학에서 회절격자 법칙의 용어로부터 이름지어졌다. 식(1)은 Bragg s Law라 부르고 가 알려져 있는 경우 X-선의 파장이나 결정면간의 거리 d를 구하는 데 유용하다.
✓ de Broglie파
de Broglie는 입자의 파동성을 세우기 위하여 아인슈타인의 특수상대성 이론과 플랑크의 양자이론을 사용했다. 그의 기본 가정은
(2)
이다. 즉 입자에 관련되는 파장은 플랑크 상수에 입자의 운동량을 나눈 것으로 주어진다 는 것이다. de Broglie는 파의 위상과 군속도 개념으로부터 식(2)를 이끌어 냈다. 광자에 서
임을 다시 기억하고 이므로
이고
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2014.04.18
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