Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Под каким углом $\varphi_1$ к исходному пучку будет наблюдаться

Условие

Одним из экспериментов по проверке справедливости утверждения о том, что частицы могут проявлять как корпускулярные, так и волновые свойства (корпускулярно-волновой дуализм), является наблюдение дифракции электронов на кристаллах. Рассмотрим опыт, в котором пучок электронов с определенной энергией E, полученной при прохождении ускоряющей их разности потенциалов U = 1 кВ, падает перпендикулярно на лист графена с периодом решетки a₀ = 0,246 нм. Под каким углом φ1\varphi_1 к исходному пучку будет наблюдаться дифракционный максимум первого порядка? Графен является двумерным (плоским) кристаллом.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Из условия наблюдения главных максимумов при нормальном падении волны длиной λ\lambda на решетку с периодом d следует, что углы дифракции удовлетворяют формуле dsin⁡φm=mλ,d \sin \varphi_m=m\lambda, где m=0,±1,±2,±3,..m=0, \pm 1, \pm 2, \pm 3,.. В нашем случае m = 1, и будем считать, что d = a₀.2. Длина волны де Бройля движущегося электрона равна λ=hp,\lambda= \frac{h}{p} , где его импульс в нерелятивистском (классическом) приближении p=(2meE)встепени(12)=(2meeU)встепени(12)p= ( 2m_e E ) в степени ( \frac{1}{2} ) = ( 2m_e eU ) в степени ( \frac{1}{2} ) Электроны мы считаем нерелятивистскими, поскольку их энергия покоя mec2=9,1⋅10−31⋅9⋅1016=8,19⋅10−14Дж≈512кэВ>больше1кэВm_e c^{2} =9,1 \cdot 10^{-31} \cdot 9 \cdot 10^{16} =8,19 \cdot 10^{-14} Дж \approx 512кэВ > больше 1кэВ — энергии, приобретаемой ими при ускорении в электрическом поле.3. Подставляя полученные выражения в основную дифракционную формулу, получаем: sin⁡φ1=λa0=h[a0(2meeU)встепени(12)]\sin \varphi_1= \frac{\lambda}{a_0} = \frac{h}{[ a_0 ( 2m_e eU ) в степени ( \frac{1}{2} ) ]}

Осталось ещё 1 шаг

  1. Используя численные данные из условия задачи…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого»