현대물리학실험 - 전자의 회절
1. 관련개념
물질파, de Broglie식, Bragg법칙, 격자면, graphite 구조
2. 실험 목적
전자선이 파동성을 띄어 결정격자에서 회절함을 보고 회절무늬의 관찰로 격자상수를 구해본다.
3. 준비물
전자회절용전자관, 전원장치(-50V, 250V), 고전압 전원장치(12KV), Graphite격자모형, 기타.
4. 예습내용
무질파, de Broglie식, Bragg법칙, 격자면, graphite 구조.
5. 실험 원리
고속의 전자가 graphite(석묵) 다결정층에서 회절되면 형광막에 간섭무늬가 나타난다. 전자의 가속전압과 이 간섭무늬의 반지름을 알면 결정의 격자면간 간격을 구할 수 있다.
그림1. 실험장치사진
그림2. 전자회절관의 전원공급도 및 기하학적 상태
6. 실험 이론
입자선은 de Braglie식
(1)
로 주어지는 파장을 갖는 파동성을 띈다.
여기서 h는 로서 Plank 상수이다. 운동량 P는 전자가 가속전압 에 의해 가속되는 속도로부터 계산된다. 즉,
(2)
이므로 파장은 이다. (3)
여기서 , 이다.
가 12KV 이내의 경우 상대론적 질량은 정지질량과 0.5%정도 밖에 차이나지 않는다.
구리로 된 격자에 붙어 있는 다결정 grphite 박박에 저자선이 부딪히면 Brag조건식
(4)
에 따라 회절된다. 여기서 d는 탄소원자의 면간 간겨기고, 는 Bragg각 (입사 저자선가 격자면간의 각)이다.
그림3. graphite 의 결정격자
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2014.05.23
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