Номер 1, страница 185 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

14.5. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. 14. Квантовая физика - номер 1, страница 185.

Решение.

Решение 2.

Решение

Экспериментальным доказательством того, что электроны, как и другие микрочастицы, обладают волновыми свойствами, является явление дифракции электронов.

В 1924 году французский физик Луи де Бройль выдвинул революционную гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма. Он предположил, что любая частица материи, включая электрон, наряду с корпускулярными свойствами (масса, импульс) обладает и волновыми свойствами. Длина волны, ассоциированная с частицей (так называемая волна де Бройля), обратно пропорциональна ее импульсу $p$:

$\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}$

где $h$ — постоянная Планка, $m$ — масса частицы, а $v$ — ее скорость.

Эта смелая гипотеза была блестяще подтверждена экспериментально в 1927 году в опытах американских физиков Клинтона Дэвиссона и Лестера Джермера. Они исследовали рассеяние пучка электронов на монокристалле никеля. Атомы в кристаллической решетке металла расположены в строгом порядке на определённых расстояниях друг от друга и образуют естественную пространственную дифракционную решетку.

При отражении от кристалла электроны рассеивались, и Дэвиссон и Джермер обнаружили, что интенсивность рассеянного пучка неодинакова в разных направлениях. Она имела четко выраженные максимумы и минимумы. Такое распределение интенсивности является характерным признаком дифракции — явления, которое возникает при огибании волнами препятствий и присуще исключительно волновым процессам. Наблюдаемая дифракционная картина была полностью аналогична той, что возникает при дифракции рентгеновских лучей на кристаллах.

Проведенные расчеты показали, что положения дифракционных максимумов полностью согласуются с длиной волны, вычисленной по формуле де Бройля для электронов, участвовавших в опыте. Таким образом, явление дифракции электронов на кристалле никеля стало прямым и неопровержимым доказательством волновой природы электрона. В том же году английский физик Джордж Томсон независимо получил аналогичные результаты, наблюдая дифракцию электронов при их прохождении через тонкую металлическую фольгу.

Ответ: Явление дифракции электронов на кристаллах.