Experiment van davisson-germer

[QuarkSV]

Hallo

Ik begrijp hoe de golf-deeltjes dualiteit bestaat en ik weet dat de Broglie een 'hypothese' bedacht die zei dat elk bewegend deeltje (massa m, snelheid v) een golf is, maar ik snap de proef van Davisson-Germer niet volledig. Zoeken op Google en WSF hielp me al veel, maar ik begrijp nog één iets niet. Op onderstaande link bv: http://panda.unm.edu/Courses/Fields/Phys49...issonGermer.pdf. Zie je hoe het experiment in elkaar zat.

Er wordt een elektronenstraal (bundel) geschoten op een Nikkel-kristal, maar wat gebeurt er precies? Ik denk zelf dat er interferentie gaat optreden (dit zou aantonen dat een deeltje een golf is) maar op die site lees ik dat de hoek θ een rol speelt? Ik zie niet in hoe... Treed er een soort diffractie op (of ben ik hier verkeerd) ? De bundel elektronen wordt teruggekaatst op een soort 'projectie'scherm en daaruit kun je dan besluiten dat een deeltje een golf is.

Kan iemand me in een heldere zin uitleggen hoe interferentie van golven aangetoond wordt d.m.v. het experiment Davisson-Germer?

Alvast bedankt

Mvg

[flamey]

Zoals je al zegt is het inderdaad een diffractie-experiment. Het bleek dat door het gebruiken van de de Broglie golflengte in de wet van Bragg, men precies de diffractiehoeken kreeg die ze ook observeerden. Dit suggereerde dus dat het elektron zich als golf gedroeg.

[QuarkSV]

Waar toont zich dan precies de interferentie van golven? Dit zie ik nog niet zo goed... Interferentie is toch het golfverschijnsel waarbij golven elkaar gaan versterken/"afzwakken". Ik blijf nog wat op zoek naar de heldere zin(nen) die aangeeft hoe interferentie aangetoond werd door het experiment van D&G.

[flamey]

Het is een diffractie-experiment. De elektronen wisselwerken met het (periodieke) rooster van nikkel. Afhankelijk op welke laag van het nikkelrooster het electron reflecteert krijg je dus een fase-verschil, die kan interfereren met een elektron die van een andere laag is gereflecteerd. Zie ook: http://en.wikipedia.org/wiki/Bragg_diffraction en dan het plaatje op deze webpagina.

[QuarkSV]

Oké. Dus als ik de basis goed begrijp, ging het zo: de Broglie kwam op de proppen met een hypothese die inhield dat een bewegend deeltje zich gedraagt als een golf. Davisson en Germer deden een experiment dat aantoonde dat dit wel degelijk zo was. Het experiment basseerde zich op het verschijnsel "diffractie". Er werd een bundel elektronen 'afgeschoten' op een Ni-kristal. Een deel van de elektronen reflecteerde (en onderling zorgden ze voor diffractie) en men zag een interferentiepatroon optreden waaruit men kon besluiten dat een deeltje zich gedroeg als een golf.

Staat er nu geen enkele (fundamentele) fout meer in m'n uitleg?

[flamey]

Dat klopt .

Onthou wel dat het essentiele was dat men de positie van de diffractiepieken exact kon bepalen (zeg maar, onder welke hoeken de elektronen werden gereflecteerd). In het algemeen worden dergelijke pieken bepaald door de Bragg relatie (al bekend van oa rontgendiffractie):

\(n\lambda=2d \sin\theta\)

.

Hierbij is n een geheel getal, d de typische roosterafstand in Ni,

\(\theta\)

de hoek en

\(\lambda\)

de golflengte. Door voor de golflengte de De Broglie golflengte te gebruiken van het elektron, gaf het precies dezelfde resultaten als het experiment. Daarom toonde het experiment aan dat het elektron zich als golf 'gedroeg'.

[QuarkSV]

Omdat (een aantal) deeltjes (elektronen in het experiment) die afgevuurd werden op een Ni-kristal reflecteerden en daardoor (onderling) voor diffractie zorgden, kaatsen ze onder een hoek (theta) terug op een 'scherm'. Op het scherm zag men een interferentiepatroon, maar wat (nog) belangrijker is dat men theoretisch (door de de Broglie golflengte te gebruiken) deze hoek kon berekenen en dit exact overeen kwam met de resultaten.

Samen met het experiment van Einstein, het foto-elektrisch effect (ik weet het, opeens over een heel andere boeg), die aantoonde dat EM-straling (licht) een stroom van deeltjes is, vormen zij dus het 'bewijs' voor de "golf-deeltjes dualiteit". Dit is dan toch de link die ik leg...

[flamey]

Die link is volgens mij ook goed .

De hoek komt trouwens overeen met de positie van een piek in het interferentiepatroon. Bijv. de middelste lijn is het gevolg van diffractie over een hoek van 0 graden.

[physicalattraction]

Verplaatst naar kwantummechanica forum.

[mathfreak]

Opmerking: het foto-elektrisch effect is niet experimenteel door Einstein, maar door de Oostenrijk-Hongaarse natuurkundige Philip Lenard onderzocht. Einstein heeft in zijn artikel over het foto-elektrisch effect uit 1905 wel naar de experimentele resultaten van Lenard verwezen.