Click here to load reader

Experimentul Davisson Germer

  • View
    314

  • Download
    16

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Proiect Fizica.Experimentl Davisson-Germer

Text of Experimentul Davisson Germer

Experimentul Davisson-Germer coordonator: Prof. Bratu Rodica

Experimentul Davisson-Germercoordonator: Prof. Bratu RodicaProiect realizat de:Zbrcea Elena-LarisaArcip Andra-ElizaGiuchi Anca-EmiliaIpoteza lui de Broglie a fost confirmat experimental n 1927 de ctre C. J. Davisson i L.H. Germer.Clinton Joseph Davisson S-a nscut la data de 22 octombrie 1881, n Bloomington,Illinois. A absolvit liceul Bloomington n 1902 i a intrat la Universitatea din Chicago pe baza unei burse. n 1905, la recomandarea lui Robert A.Millikan, Davisson a fost angajat de ctre Princeton University ca profesor de fizic.El a primit titlul de doctor n fizic la Princeton n 1911,acelai an n care s-a cstorit cu sora lui Richardson, Charlotte.El a avut cu aceasta patru copii,printre care i fizicianul american Richard Davisson. Craterul Davisson pe Lun este numit dup el.Davisson, a fost un fizician american care a ctigat n 1937 Premiul Nobel pentru Fizic pentru descoperirea difraciei electronilor.

Lester Halbert Germer S-a nscut la data de 10 octombrie 1896. A fost un fizician american. n 1927 a descoperit mpreun cu C.J.Davisson fenomenul de difracie a electronilor punnd astfel n eviden dualismul corpuscul-und n comportarea materiei.mpreun cu Davisson reuete s demonstreze proprietatea de dualitate und-corpuscul, una din proprietile fundamentale ale materiei,prezis de Louis de Broglie.Pentru aceasta, cei doi fizicieni au efectuat celebrul experiment Davisson-Germer, bombardarea cu fasciculi de electroni a unui cristal de nichel i studierea figurilor de difracie.Acest experiment a avut un rol important n evoluia microscopului electronic.

Germer a mai studiat: Fenomenul de emisie termoelectricCoroziunea metalelor Ipoteza lui Broigle n fizica, ipoteza de Broglie este afirmaia c materia (orice obiect) are o natur ondulatorie (dualitate und-corpuscul). Relaiile de Broglie arat c lungimea de und este invers proporional cu impulsul unei particule i c frecvena este direct proporional cu energia cinetic a particulei. Ipoteza a fost propus de Louis de Broglie n 1924 n teza sa de doctorat; pentru aceast lucrare, de Broglie a primit premiul Nobel pentru Fizica n 1929, fiind astfel primul care a primit un Premiu Nobel pentru o teza de doctorat. Ipoteza de Broglie, formulat n 1926, preciza c particulele trebuie s se comporte i ca unde. Formula lui de Broglie a fost confirmat trei ani mai trziu pentru electroni (care au mas de repaus) cu observarea difraciei electronilor n dou experimente separate. La Universitatea Aberdeen, George Paget Thomson a trecut o und de electroni printr-un film de metal subire i a observat abloanele de interferen prezise. La Laboratoarele Bell, Clinton Joseph Davisson i Lester Halbert Germer i-au trecut fluxul de electroni printr-o reea cristalin. Thomson i Davisson au primit Premiul Nobel pentru Fizic n 1937 pentru aceste experimente.

n anul 1927 C.J Davisson si L.H. Germer au demonstrat c, la fel ca i undele electromagnetice, electronii pot fi difractai pe cristale.Aparatul contruit de Davisson i Germer coninea o incint vidat n care electronii, emii de un filament ncins , erau accelerai de o diferen de potenial i apoi loveau suprafaa unui cristal de nichel.Schematic, experimentul este prezentat n figura urmtoare.

Schema experimentului Davisson i GermerDetectorul de electroni (un cilindru Faraday) era montat pe o in de form arcuit, deci se putea deplasa pe un semicerc pentru a capta electronii difractai sub diferite unghiuri.Cristalul de Ni de asemenea putea fi rotit.S-a constatat astfel c pentru diverse unghiuri se obin maxime ale intensitii curentului de electroni mprtiai.Aceste maxime indicau o comportare ondulatorie pentru electroni.De asemenea dac unghiul era meninut fix dar se varia tensiunea de accelerare U deci, conform relaiei=h/, se modifica lungimea de und asociat electronilor, se obineau maxime i minime de difracie. Din teoria difraciei se cunoate condiia de maxim: =k, adic diferena de drum este un numr ntreg de lungimi de und.Din figura (2) se observ c diferena de drum este =2d sin , unde d este distana dintre planele atomice din cristal.Rezult c pentru maximele de difracie este necesar condiia: 2d sin =kAceast relaie este cunoscut sub numele de legea lui Bragg pentru maxime de difracie.

Interferen constructiv cnd 2dsin=k: d-distana dintre planele atomice, iar -unghiul dintre direcia de inciden i planul cristalograficDac structura cristalului este cunoscut, condiia de maxim de intensitate coninut n legea lui Bragg ne permite s calculm lungimea de und a radiaiei incidente pe cristal.Deoarece primul maxim (k=1) a fost obinut la un unghi de mprtiere =65, iar pentru cristalul de Ni se cunoate constanta de reea d=0,91, rezult c =2dsin=20,91sin65=1,65.Totodat, tensiunea de accelerare pentru primul maxim era U=54V. Deci, folosind formula de determinare a lungimii de und de Broglie, rezult c lungimea de und asociat electronului este 1,67.Descoperind c lungimea de und calculat conform teoriei difraciei luminii era aceeai cu cea calculat folosind ipoteza lui de Broglie, Davisson i Germer au demonstrat natura ondulatorie a electronilor.Rezultatele experimentale au pus n eviden att calitativ, ct i cantitativ proprietile ondulatorii ale electronilor, confirmnd astfel ipoteza dualismului corpuscul-und, emis de Louis de Broglie.Ulterior, au fost fcute experimente similare i cu alte microparticule, cum ar fi: protoni, neutroni, particule , etc. n toate aceste cazuri relaia lui de Broglie a fost verificat.Au fost de asemenea efectuate experimente de trecere a fasciculelor de electroni prin foie metalice subiri, cu grosimea de 1m, cu structur policristalin. S-au obinut inele de difracie asemntoare cu inelele produse de razele X prin difracie, ceea ce dovedete o dat n plus caracterul ondulatoriu al electronilor.Din toate aceste experimente rezult c proprietile ondulatorii exist i la particulele materiale, iar dualitatea corpuscul-und este o proprietate universal.

Videohttp://www.youtube.com/watch?v=pnlP-z-cZBMhttp://www.youtube.com/watch?v=0r2PdY9Kbus

Bibliografiewww.wikipedia.roManualul de fizic pentru clasa a XII-a, autori:Simona Bratu, Vasile Flie, Editura didactic i pedagogicwww.youtube.ro