4) Hipótesis de de Broglie - El experimento de Davisson y Germer De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell en el siglo 19 , se pensaba que la luz consistía de ondas de los campos electromagnéticos y la materia consisten en partículas localizadas. Sin embargo, esto fue impugnada en el artículo de Albert Einstein de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico , que describió la luz como cuantos discretos y localizados de la energía (ahora llamados fotones ) y le valió el Premio Nobel de Física en 1921. En 1927, Louis de Broglie presentó su tesis sobre la teoría de la dualidad onda-partícula , que propuso la idea de que toda la materia muestra la dualidad onda-partícula de fotones . [ 2 ] Según De Broglie de toda la materia y la radiación por igual , la energía E de la partícula fue relacionada con la frecuencia de su ν onda asociada por la relación de Planck : E = h \ nu \ , Y que el impulso de la partícula P está relacionada con su longitud de onda por lo que ahora se conoce como la relación de De Broglie : p = \ frac { h } { \ lambda } , donde h es la constante de Planck . Una importante contribución al experimento de Davisson - Germer fue hecha por Walter M. Elsasser en Göttingen en 1920 , quien señaló que el carácter ondulatorio de la materia puede ser investigado por los experimentos de dispersión de electrones en sólidos cristalinos , así como la naturaleza de ola de los rayos X habían sido confirmados a través de experimentos de dispersión de rayos X en los sólidos cristalinos . [ 2 ] [ 3 ] Esta sugerencia de Elsasser entonces fue comunicada por su colega senior ( y más tarde Premio Nobel ) Max Born to físicos en Inglaterra. Cuando se realizó el experimento de Davisson y Germer , los resultados del experimento fueron explicados por la proposición de Elsasser . Sin embargo, la intención inicial del experimento de Davisson y Germer no era para confirmar la hipótesis de De Broglie , sino más bien para estudiar la superficie de níquel . En 1927 en los Laboratorios Bell , Clinton Davisson y Lester Germer lanzaron electrones que se mueven lentamente a un blanco de níquel cristalino. Se midió la dependencia angular de la intensidad de electrones reflejada y se determinó que tenía el mismo patrón de difracción como los predichos por Bragg de los rayos - X . Este experimento se repitió de forma independiente por George Paget Thomson, y Davisson y Thomson compartió el Premio Nobel de Física en 1937 [ 2 ] [ 4 ] El Davisson - . Germer experimento confirmó la hipótesis de de Broglie que la materia tiene comportamiento ondulatorio . Esto, en combinación con el efecto Compton descubierto por Arthur Compton ( que ganó el Premio Nobel de Física en 1927 ) , [ 5 ], estableció la hipótesis de la dualidad onda - partícula que fue un paso fundamental en la teoría cuántica . Experimento Arreglo experimental Davisson y de Germer objetivo real fue estudiar la superficie de una pieza de níquel dirigiendo un haz de electrones en la superficie y la observación de la cantidad de electrones rebotó en varios ángulos . Se espera que para los electrones incluso la superficie del cristal más suave sería demasiado duro y por lo que el haz de electrones sería experimentar reflexión difusa . [ 6 ] El experimento consistió en disparar un haz de electrones de un cañón de electrones dirigido a una pieza de cristal de níquel en incidencia normal ( es decir, perpendicular a la superficie del cristal ) . El experimento incluyó un cañón de electrones que consiste en un filamento caliente que libera electrones excitados térmicamente , que a continuación se acelera a través de una diferencia de potencial dándoles una cierta cantidad de energía cinética hacia el cristal de níquel . Para evitar colisiones de los electrones con otras moléculas en su camino hacia la superficie , el experimento se llevó a cabo en una cámara de vacío . Para medir el número de electrones que estaban dispersos en diferentes ángulos , un detector de electrones que puede ser movido en una trayectoria del arco sobre se utilizó el cristal . El detector fue diseñado para aceptar sólo electrones dispersados elásticamente . Durante el experimento se produjo un accidente y el aire entró en la cámara , produciendo una película de óxido sobre la superficie de níquel . Para quitar el óxido , Davisson y Germer calientan la muestra en un horno de alta temperatura , sin saber que este afectó a la estructura policristalina anteriormente del níquel para formar grandes zonas de cristal único con planos del cristal continuos en toda la anchura del haz de electrones . [ 6 ] Cuando empezaron el experimento y los electrones golpean la superficie , fueron dispersados por los átomos que se originan a partir de los planos de cristal en el interior del cristal de níquel. Como Max von Laue demostró en 1912 la estructura del cristal sirve como un tipo de red de difracción de tres dimensiones. Los ángulos de reflexión máxima se da por la condición de Bragg para la interferencia constructiva de una matriz, la ley de Bragg n \ lambda = 2d \ sin \ left ( 90 ^ { \ circ } - \ frac { \ theta } { 2 } \ derecho ) , para n = 1 , θ = 50 ° , y para el espaciamiento de los planos cristalinos de níquel ( d = 0,091 nm ) obtenida a partir de experimentos anteriores de dispersión de rayos X en níquel cristalino . [ 2 ] Mediante la variación de la tensión aplicada a la pistola de electrones , se encontró que la intensidad máxima de los electrones difractados por la superficie atómica en diferentes ángulos . Se observó la intensidad más alta en un ángulo θ = 50 ° , con una tensión de 54 V , dando a los electrones una energía cinética de 54 eV . [ 2 ] De acuerdo con la relación de De Broglie y la ley de Bragg , un haz de 54 eV tenía una longitud de onda de 0.167 nm . El resultado experimental fue de 0.165 nm a través de la ecuación de la red , lo que coincidió con las predicciones. Davisson y Germer del descubrimiento accidental de la difracción de electrones fue la primera evidencia directa que confirma la hipótesis de De Broglie que las partículas pueden tener propiedades ondulatorias también. Referencias [editar ] 1.Jump up ^ Davisson , C. J. (enero de 1928). La difracción de electrones por un cristal de níquel . Sistema de Bell Tech . J. ( EE.UU. : . América Tel & Tel . ) 7 ( 1 ) : 90-105 . Consultado el 5 de diciembre de 2012. . 2 ^ Ir a : abcde R. Eisberg , R. Resnick ( 1985 ) . Capítulo 3 - De Broglie del Postulado - Wavelike propiedades de las partículas . Física Cuántica : los átomos, moléculas , sólidos , núcleos y partículas ( 2 ª ed . ) . John Wiley & Sons . ISBN 0- 471-87373 -X . 3.Jump up ^ H. Rubin ( 1995 ) . Walter M. Elsasser . Memorias Biográficas 68 . National Academy Press . ISBN 0-309-05239-4 . 4.Jump up ^ La Fundación Nobel ( Clinton Joseph Davisson y George Paget Thomson ) ( 1937 ) . Clinton Joseph Davisson y George Paget Thomson por su descubrimiento experimental de la difracción de electrones por cristales . La Fundación Nobel 1937. 5.Jump up ^ La Fundación Nobel (Arthur Compton acebo y Charles Thomson Rees Wilson) ( 1937 ) . Arthur Compton Acebo por su descubrimiento del efecto que lleva su nombre y Charles Thomson Rees Wilson por su método de fabricación de las trayectorias de las partículas cargadas eléctricamente visibles por la condensación del vapor . La Fundación Nobel 1927. . 6 ^ Ir a : ab Hugh D. Young, Roger A. Freedman : University Physics , Ed . 11 . Pearson Educación , Addison Wesley , San Francisco 2004 , 0-321-20469-7 , S. 1493-1494 .
Posted on: Fri, 01 Nov 2013 14:08:21 +0000
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