电子衍射实验报告,预习,原始数据

广东第二师范学院学生实验报告院系名称物理系班别姓名专业名称物理教育学号实验课程名称近代物理实验实验项目名称电子衍射实验实验时间201年月日实验地点实验成绩指导老师签名实验目的：学习了解电子衍射原理和相关技术。实验仪器：DF-1电子衍射仪实验内容及原理：1)德布罗意假设及电子波长公式及电子波长公式：德布罗意认为，对于一个质量为m的，运动速度为v的实物粒子，从粒子性方面来看，它具有能量E和动量P，而从波动性方面来看，它又具有波长和频率h，这些量之间应满足下列关系：2/EmchvPmvh式中h为普朗克常数，c为真空中的光速，为德布罗意波长，自上式可以得到：hhPmv这就是德布罗意公式。根据狭义相对论理论，电子的质量为：0221/mhmmvvcom为电子的静止质量，则电子的德布罗意波长可表示为：0221/mhmmvvc若电子在加速电压为V的电场作用下由阴极向阳极运动，则电子的动能增加等于电场对电子所做的功222(1/1/1)koEmcvceV由式(5-2-6)可得：2020021/(2)21/eVmceVVmeVmc将式(5-2-7)代入式(5-2-5)得到：0202(1)2hemeVVmc当加速电压V很小，即201emc时，可得经典近似公式：002//2veVmhmeV将346.62610h焦秒，319.11010m千克,191.60210e库仑,82.99810/c米秒，代入(5-2-8),(5-2-9),得到881501150(10.48910)1.97810VVV(5-2-10)150V(5-2-11)加速电压的单位为伏特，电子波长的单位为0A，即0.1um。根据式(5-2-10可算出不同加速电压下电子波长的值。2)布拉格方程(定律)根据晶体学知识，晶体中的粒子是呈规则排列的，具有点阵结构，可以把晶体看作三维衍射光栅，这种光栅的光栅常数要比普通人工刻制的光栅小好几个数量级(810cm有序结构)。当高速电子穿过晶体薄膜时所发生的衍射现象，与X射线穿过多晶体所发生的衍射现象相类似。它们衍射线的方向，以单晶体为例:当反射线满足2sindn(Bragg公式)n0,1,2,...则加强,其它方向抵消。方程中的几何因子可用仪器的尺寸确定,方程变为iiaRmL222()mhkl，其中h、k、l为晶面指数，晶格常数04.0786Aa3)多晶衍射花样多晶体是由许多取向不同的微小晶粒组成。以入射线为中心，顶角为2的反射锥面满足布拉格方程,形成4衍射锥(反射线加强)，下方放置感光底板或荧光屏,可观察到衍射环(单晶是衍衍射锥射点阵)。不同晶面，多晶体有不同的衍射环，形成一组同心园环。4)系统消光除简立方结构外,复杂晶胞原子排列不同,会导致某些衍射线满足布拉格方程方向上消失.对面心立方结构(Au,Al),晶面指数为全奇或全偶才可观察到衍射线::1:1:1,2:0:0,2:2:0,3:1:1hkl才能形成衍射线，有22221234R:R:R:R=3:4:8:11...实验主要步骤：1、调节电压，横向放好尺子的位置（以最方便读数为宜）2、从内往外分别读数衍射环的半径（读四次），并记数，继续调节电压。测量四次不同的电压值所对应的衍射环值。3.竖向放好尺子，重复步骤1，2。实验数据记录：R（CM）电压（KV）10111213横竖平均横竖平均横竖平均横竖平均R11.201.131.171.131.111.121.051.051.051.041.021.03R21.401.321.361.341.301.321.241.221.231.211.211.21R31.941.841.891.871.821.851.751.731.741.681.651.66R42.252.242.252.152.132.141.981.981.981.981.901.94实验结果与分析:广东第二师范学院实验原始数据记录表院（系）名称广二师（物理系）班别姓名专业名称学号实验课程名称近代物理实验实验项目名称电子衍射实验实验时间201年月日时至时实验地点实验指导老师签名原始记录(数据、图表、文字描述等)院（系）名称广二师（物理系）班别姓名专业名称物理学（师范)学号实验课程名称近代物理实验实验项目名称电子衍射实验内容包含：实验目的、实验原理简述、实验中注意事项、实验（预习）要求一、实验目的测量运动电子的波长，验证德布罗意公式。理解真空中高速电子穿过晶体薄膜时的衍射现象，进一步理解电子的波动性。掌握晶体对电子的衍射理论及对立方晶系的指标化方法；掌握测量立方晶系的晶格常数方法。二、实验原理简述1)德布罗意假设及电子波长公式及电子波长公式：德布罗意认为，对于一个质量为m的，运动速度为v的实物粒子，从粒子性方面来看，它具有能量E和动量P，而从波动性方面来看，它又具有波长和频率h，这些量之间应满足下列关系：2/EmchvPmvh式中h为普朗克常数，c为真空中的光速，为德布罗意波长，自上式可以得到：hhPmv这就是德布罗意公式。根据狭义相对论理论，电子的质量为：0221/mhmmvvcom为电子的静止质量，则电子的德布罗意波长可表示为：0221/mhmmvvc若电子在加速电压为V的电场作用下由阴极向阳极运动，则电子的动能增加等于电场对电子所做的功222(1/1/1)koEmcvceV由式(5-2-6)可得：2020021/(2)21/eVmceVVmeVmc将式(5-2-7)代入式(5-2-5)得到：0202(1)2hemeVVmc当加速电压V很小，即201emc时，可得经典近似公式：002//2veVmhmeV将346.62610h焦秒，319.11010m千克,191.60210e库仑,82.99810/c米秒，代入(5-2-8),(5-2-9),得到881501150(10.48910)1.97810VVV(5-2-10)150V(5-2-11)加速电压的单位为伏特，电子波长的单位为0A，即0.1um。根据式(5-2-10可算出不同加速电压下电子波长的值。2)布拉格方程(定律)根据晶体学知识，晶体中的粒子是呈规则排列的，具有点阵结构，可以把晶体看作三维衍射光栅，这种光栅的光栅常数要比普通人工刻制的光栅小好几个数量级(810cm有序结构)。当高速电子穿过晶体薄膜时所发生的衍射现象，与X射线穿过多晶体所发生的衍射现象相类似。它们衍射线的方向，以单晶体为例:当反射线满足2sindn(Bragg公式)n0,1,2,...则加强,其它方向抵消。方程中的几何因子可用仪器的尺寸确定,方程变为iiaRmL222()mhkl，ihkl1111220032204311其中h、k、l为晶面指数，晶格常数04.0786Aa3)多晶衍射花样多晶体是由许多取向不同的微小晶粒组成。以入射线为中心，顶角为2的反射锥面满足布拉格方程,形成4衍射锥(反射线加强)，下方放置感光底板或荧光屏,可观察到衍射环(单晶是衍衍射锥射点阵)。不同晶面，多晶体有不同的衍射环，形成一组同心园环。4)系统消光除简立方结构外,复杂晶胞原子排列不同,会导致某些衍射线满足布拉格方程方向上消失.对面心立方结构(Au,Al),晶面指数为全奇或全偶才可观察到衍射线::1:1:1,2:0:0,2:2:0,3:1:1hkl才能形成衍射线，有22221234R:R:R:R=3:4:8:11...三、实验注意事项1、从电子衍射仪的高压电源面板读出加速电压值V，对不同的加速电压（10KV、11KV、12KV、13KV）用游标卡尺或毫米刻度尺，从荧光屏上直接测量衍射环的直径2r;代入（3）式计算电子的；对同一加速电压，测量不同晶面（以密勒指数表示）的衍射环直径2r。2、观察衍射的时间不宜过久，否则会伤害眼睛3、在开启电源前，应将高压控制开关按反时针拨动，直到顶头的断开位置为止。然后接通电源，仪器预热5分钟后方可以将高压调到所需的数值。调节电子束聚焦，便能得到清晰的电子衍射图样。四、实验预习要求两种方法测电子波长1)、德布罗意方法：测加速电压,用(1)计算波长2)、布拉格方法：测衍射环的直径,计算半径的平方的正数比如果满足22221234R:R:R:R=3:4:8:11...可确定为面心立方结构,用(2)求λ。