§ 6. Дифракция волн вещества
Возможности экспериментальных наблюдений зависят, конечно, от длины волны, соответствующей изучаемому объекту. Когда мы имеем дело с макроскопическими предметами, длины волн столь малы, что всякие волновые эффекты практически ненаблюдаемы. Напротив, в случае объектов атомных размеров можно образовать пучки с длиной волны, сравнимой с длиной
волны рентгеновского излучения и, следовательно, осуществить опыты, аналогичные рентгеновской дифракции на кристаллах.
Первые опыты по дифракции волн вещества были сделаны с помощью электронов (дифракция электронов) Дэвисоном и Джермером (1927 г.), Г. П. Томсоном (1928 г.) и Руппом (1928 г.).
Дэвисон и Джермер изучали отражение на монокристалле и наблюдали пятна Лауэ, Г. П. Томсон и Рупп исследовали кольца Дебая — Шерера, получаемые при прохождении пучка через тонкую поликристаллическую мишень.
В этих экспериментах первоначальный пучок получался в результате ускорения электронов в электростатическом потенциале. Если Е есть энергия электронов в электронвольтах, то длина волны де Бройля, измеряемая в ангстремах, равна
В случае энергий от 1 до 100 кэв мы оказываемся в области обычной спектрографии кристаллов. Зная параметры кристаллической решетки, можно из наблюдаемой интерференционной картины получить экспериментальное значение длины волны электрона; это экспериментальное значение находится в прекрасном согласии с теоретическим значением де Бройля.
Аналогичные опыты по дифракции на кристаллах производились с моноэнергетическими пучками атомов гелия и молекул водорода (Стерн, 1932 г.), что дало новое подтверждение соотношениям де Бройля.
В этих опытах длина волны соответствовала движению цент ров тяжести каждого атома или молекулы пучка. Те же наблюдения могут быть сделаны с использованием пучков медленных нейтронов, получаемых в ядерных реакторах. Все эти опыты показывают, что волновые свойства присущи не только электронам, а являются общим явлением, характерным для всех материальных объектов.
