电子衍射物理实验报告

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1、电子衍射姓名：徐佳学号：20101338032021/8/61电子衍射电子衍射实验进展概要光的波粒二象性得到确立1924年得布罗意提出实物粒子也有波性1927年戴维孙和革末用低速电子轰击镍单晶产生电子衍射2个月后，汤姆逊和雷德用高速电子获得电子花纹实验得电子波长与计算所得相吻合，电子波动性得到证明2021/8/62电子衍射实验目的：（1）：掌握电子衍射仪的机构和使用方法：（2）：验证得布罗意公式，证明电子具有波动性；（3）：计算电子波波长和普朗克常量。2021/8/63电子衍射实验仪器ＤＦ型电子衍射仪2021/8/64电子衍射实验原

2、理１、得布罗意假设式中h为普朗克常量，c为真空中的光速，为得布罗意波长，由上式可得：2021/8/65电子衍射实验中获得具有一定能量的电子：2021/8/66电子衍射上式中e为电子的质量，U为加速电压，m为电子质量。整理得：因为这里的电子速度很大，得考虑相对论效应。估电子质量为2021/8/67电子衍射式中Ｍｏ是电子的静止质量，ｃ是光速，整理上式得2021/8/68电子衍射最终解得电子的波长为：2021/8/69电子衍射２.电子波的晶体衍射根据晶体学的知识，晶体可以看着三维光栅。这种光栅常数很小，当高速电子束穿过晶体薄膜是发生的衍射

3、现象与Ｘ射线穿过多晶体时所发生的衍射现象相类似。均满足布拉格方程：2021/8/610电子衍射晶体衍射图2021/8/611电子衍射本实验室观察多晶体样品（靶）金的电子衍射。多晶样品是取向杂乱的小晶粒的集合体。电子衍射图像可以看成是这些小晶粒的电子衍射图像的重叠。由于这些小晶粒的取向是完全杂乱的，因此靶的衍射图像是与入射电子来向对称的许多同心圆环，也就是在荧光屏上所看到的光环，如下图：2021/8/612电子衍射上图为电子衍射示意图。靶到屏幕的距离为D，某衍射环的半径为r，对应的掠角为‘C塔’，则入射波与反射波之间的夹角为‘2C塔’

4、。对于一个面心立方结构的晶体，如金、铝等金属，若晶体的点阵常数（晶格常数）为a，晶面指数为（hkl）的晶面族的晶面间距为d，根据晶体学的知识，有：2021/8/613电子衍射2021/8/614电子衍射代入化简得：2021/8/615电子衍射3.标定衍射环的指数本实验的任务是用已知结构的晶体样品产生电子衍射，测出各衍射环的直径D，从而计算电子的波长。我们必须确认某衍射环是由哪一组晶面指数的晶面族的布拉格反射所形成的，即所谓标定系数，才能正确计算波长。对于复晶胞，有些晶面族的反射消失了，能观察到的反射及消失反射所对应的晶面指数存在一定

5、的消光规律，见下表：2021/8/616电子衍射点阵类型出现反射消失反射简单立方全部无体心立方h+k+l为偶数h+k+l为奇数面心立方h,k,l全为奇数或偶数h,k,l奇偶混杂2021/8/617电子衍射分析可知,在一定的电压下，荧光屏上所观察到的衍射环，各衍射环从里到外（直径2R逐渐增大）依次对应的晶面指数（hkl）应为(111),(200),(220),(311),(222),.....2021/8/618电子衍射仪器介绍本实验采用ＤＦ型电子衍射仪，主要由电子衍射管、电源系统两部分组成。1电子衍射管电子衍射管是其心脏部分，外形类

6、似阴极射线管，如下图2021/8/619电子衍射（１）电子枪：由阴极、灯丝、调制板、加速极、聚焦极、辅助聚焦极和Ｘ、Ｙ电偏转构成。（２）晶体薄膜（样品、靶）：本实验采用多晶金薄膜厚度约为１０~~２０纳米，晶格常数为０.４０７８６纳米。（３）荧光屏：电子衍射管的外壳为玻璃制成，它事先被抽成真空后封闭，靶周围的玻璃壳部分涂有石墨层，并和荧光屏、靶连接在同一点上，此点与２~~１５KV可调高压直流电源输出端连接。D=（23.5+/-0.1）cm.2021/8/620电子衍射2.电源部分加在晶体薄膜与阴极之间的电压连续可调。灯丝电源为6.3V

7、。而阴极和各组阳极以及X、Y偏转极均另有几组电源供给。本仪器要求高压可调电源有较小的波纹，以保证被反射电子波的稳定性。否则，将影响衍射环的清晰度。2021/8/621电子衍射3.电子衍射仪面板控制机件的作用简介：（1）电源：开机前检查是否旋至最低，开启后红灯亮，预热30秒正常工作；（2）聚焦：调节衍射管第二阳极电压，使衍射图样清晰；（3）辅助聚焦：调节衍射管第三阳极电压，使衍射更加图样清晰；（4）X位移：X轴移动电子束，使用时可根据需要改变衍射图样，以延长电子管的寿命；2021/8/622电子衍射（5）Y位移：Y轴向移动电子束，功能

8、同X位移；（6）亮度：调节荧光屏上衍射图样亮度；（7）高压：顺时针方向升高电压，逆时针方向降低电压。2021/8/623电子衍射实验内容（1）定性观察电子衍射图样调节装置，在荧光屏上可以看到清晰的电子衍射图像。当增加加速电压时，衍射环