. (2.7)

мұндағы –кристаллографиялық жазықтықтардың (кристалдық тор тұрақтысы) ара қашықтығы; -сырғу бұрышы, яғни түсетін электрондар шоғымен кристаллографиялық жазықтық арасындағы бұрыш (2.1-сурет).

Сурет 2.1 Кристаллографиялық жазықтықтар
Дифракциялық максимумның орнын анықтайтын шағылған шоқ түсетін шоқ бағытынан бұрышқа ауытқиды.


17



2.3. Құрылғының сипаттамасы
Жоғары энергиялы электрондардың дифракциясын бақылауға арналған құрал – электронды – дифракциялық аппарат – вакуумды құрал болып табылады (сурет 2.2).

Қызған вольфрам қылы шығаратын электрондар электростатикалық фокустаушы электрод пен анод арасында берілген жоғары кернеумен 1-10 кВ үдетіледі, электрондық шоқ қалыптасады. Электрондар шоғы зерттелетін заттың жұқа 10^-6- 10^-5 см пленкасы арқылы өткізіледі. Затпен әсерлесіп электрондар шашырайды да дифракциялық сурет түзеді, мұны флюресценттік экранда бақылайды.


Сурет 2.2 Электрондар дифракциясын бақылайтын

эксперименттік қондырғы
Егер зерттелініп отырған үлгі поликристалдық үлдір болса, онда үлдірдегі жеке кристалдардың бейберекет қозғалысы нәтижесінде Вульф – Брэгг шартын (2.7) қанағаттандыратын бұрышпен түсетін кристалл жазықтықтағы жүйелер табылады.

Поликристалдық графитте жеке қабаттар арасындағы байланыстар үзіледі (2.3-сурет), сондықтан бұлардың бағдарлануы кездейсоқ сипатта болады. Демек, электрондар шоғы конус түрінде таралады да токқа перпендикуляр орналасқан графит пленкадан L қашықтықтағы флуоресценттік экранда интерференциялық сақиналардың пайда болуына себепші болады.
Брэггтік бұрышын интерференциялық сақиналар радиусын білсек есептеуге болады, бірақ ауытқу бұрышы (2.1-сурет) θ сырғу бұрышынан екі есе үлкен: ; 2.1-суреттен мынаны табамыз:

---

18




190
(2.8)

Сурет 2.3 Электрондық дифракциялық шам мен шамның

люминесценциялық экранында бақыланатын дифракциялық сақиналар
мұндағы R=65мм, шыны баллонның радиусы, ал Кіші α бұрыштары ( =0,985) үшін

(2.9)

сонда кіші бұрыштары үшін

θ (2.9а)

б
19

18
олады. Осыған сүйеніп (2.9) және (2.9а) өрнектерінен мына өрнекті аламыз

n=1, 2, 3 (2.10)

Т
19
ордың жазықтықтарынан шағылу нәтижесінде өрнектен интерференцияның екі сақина пайда болады. Анодтағы кернеулерді электронды үдетуші U кернеу біліп (2.4) формула бойынша толқын ұзындығын есептеуге болады.
Электрондық – дифракциялық аппаратты ток көзімен жалғаңыз (2.4 сурет). Жоғары вольтты ток көзін 10МОм резисторды пайдаланып G3 анодқа қосыңыз.
2.4. Жұмыстың орындалуы.
G1 Венельга электродындағы кернеудің және 4 G4 және G3 тордағы кереудің жаймасын айқын дифракциялық сақиналар пайда болатындай етіп алыңыз. Анодтағы кернеу жоғары вольтты қорек көзінің дисплейіне шығарылады. Дифракциялық сақиналардың диаметрін анықтаңыз. Ол үшін штангенциркульмен сақиналардың ішкі және сыртқы шеттерін өлшеп (қараңғы бөлмеде) және орташа мәнін есептеңіз.

1. 
   Жұқа пленкалық заттан электрондардың дифракциялық суретін алу. Электрондық – дифракциялық аспаптың инструкциясында баяндалған операциялардың, ретін қатаң сақтап электрондардың концентрлік сақиналар түріндегі дифракциялық суретін графиттің поликристалдық пленкасынан алу.
   
2. 
   Электронның толқын ұзындығы мен үдеткіш кернеу арасындағы де Бройль қатынасын тексеру. Де Бройль толқын ұзындығы үшін (6) релятивтік формуланы мына түрге келтіріп
   

---

(2.11)

, тұрақтыларының мәндерін табу. Үш мәнді санға дейінгі дәлдікпен.

, , ,

мәндерін электронограмма алынған кернеу үшін есептеу. Релятивтік эффектілердің де Бройль толқыны ұзындығына ықпалын талдау.

Дифракциялық суреттін сызықтық мөлшерлері де Бройль толқын ұзындығына тура пропорционал болатындығы келіп шығады; толқын ұзындығының кернеуден тәуелділігі (2.8) қатынаспен анықталады. Демек, кез-келген дифракциялық сақинаның диаметрі үдеткіш кернеу өскен сайын



заңына сәйкес кішіреюі тиіс.

Энергиялары 1 эВ-дан 10⁴ эВ-ға дейінгі электрондар үшін де Бройль толқын ұзындықтарының ауқымын есептеңіз.


20



Кесте 2.1

Электронның де Бройль толқын ұзындықтары

U, кВ

3. 
   Поликристалдық графиттің атомдық жазықтықтарының ара қашықтарын анықтау.
   

Де Бройль теңдеуіне сәйкес интерференцияны түсіндіру үшін электронның импульсына тәуелді болатын оның λ толқын ұзындығы ұғымы еңгізіледі [(2.1) формуланы қараңыз]. Импульс электрондардың U үдеткіш кернеуде қабылдаған υ жылдамдығы бойынша есептелінеді.



Сонымен, толқын ұзындығы мынаған тең болады

λ (2.4а)

---

мұндағы

кернеулерде релятивтік массаны 0,5% қателікпен тыныштық массасымен алмастыруға болады. Электрондар шоғы поликристалдық графит пленканың тозаңдарына соғылады және Брэгг шартына сәйкес шағылады

(2.7 а)

мұндағы көміртегі атомдары жазықтықтарының арақашықтағы, брэггтік бұрыш (электрондар шоғы мен тор жазықтары арасындағы бұрыш – сырғу бұрышы).
Кесте 2.2

Поликристалдық графит атомдары жазықтықтарының ара қашықтығын анықтау

n сақина нөмері	R мм	L мм	r мм	, нм	, нм
1 2 3

толқын ұзындығының есептелінген мәнін пайдаланып (2.11) формула бойынша болғанда екі дифракциялық сақинасы үшін атомдық жазықтықтардың ара қашықтықтығын анықтау керек. Сақиналардың диаметрі миллиметрлік сызғышпен өлшенеді.


21

---

Тапсырма

1. 
   Графиттің жұқа пленкасынан дифракциялық сурет алып, алынған суретті түсіндіріңіз.
   
2. 
   (2.11) формуласындағы және тұрақты мәндерін табыңыз. Энергиялары 1 эВ-тан 10⁴ эВ-қа дейінгі электрондар үшін де Бройль толқыны ұзындықтарын есептеңіз.
   
3. 
   -ның параметрінен тәуелділік графигін тұрғызыңыз.
   
4. 
   Алғашқы екі сақина үшін жазықтықтардың ара қашықтықтарын анықтаңыз.
   
5. 
   Брэгг-Вульф шартын қорытыңыз.
   

Бақылау сұрақтары

1. Корпускулалық-толқындық дуализм концепциясы не жайында?

2. 
   Де Бройль толқыны деген не және оның физикалық мағыналануы қандай?
   
3. 
   Де Бройль толқын ұзындығы неден тәуелді?
   
4. 
   Заттың атомдық жазықтықтарының ара қашықтығы деген не?
   
5. 
   Электронограммадағы дифракциялық сақинаның диаметрі үшін қатынасты қорытыңыз.
   

22



3. ФРАНК ЖӘНЕ ГЕРЦ ТӘЖІРИБЕЛЕРІ
3.1 Жұмыстың мақсаты: инертті газ атомдарын электрондармен қоздыру процесін зерттеу, бірінші қоздыру потенциалын өлшеу.
3.2 Жұмыстың мазмұны:

Атомдардың иондану потенциалдарын өлшеу мақсатында қойылған Д. Франк және Г.Герц тәжірибелері Бор постулаттарын экспериментальды растап берді.

Сурет 3.1 Франк – Герц тәжірибесінің схемасы
Осы тәжірибелерде электр өрісімен үдетілген электрондар зерттелетін газ арқылы өткізілген. Газ атомдарымен соқтығысқанда атомдар белгілі энергия мәні бар, негізгі күй энергиясынан үлкенірекб, қозған, жаңа күйлерге ауыса алады. Осы жағдайда, егер атомның энергетикалық деңгейлері дискретті болса, онда электрондардың кинетикалық энергиясы, газ атомын қоздыруға жететін, қайсыбір ең кіші (min) шамадан кіші болмауы тиіс.

Тәжірибе схемасы 3.1-суретте кескінделген.Шамның К катоды мен С торы арасында тұрақты электр өрісі жасалған. Қыздырылған катод шығаратын электрондар электр өрісінде үдетіледі және шамды толтырып тұрған сиретілген біратомды газ атомдарымен соқтығысып, С торға қарай бағытталады. Франк және Герц өздерінің тәжірибелерінде зерттелетін газ ретінде сынап буын пайдаланған.

Е
23
гер атомға ұшып келіп соғылатын электронның энергиясы атомды қоздыру үшін жеткілікті үлкен болмаса, онда тек серпімді соқтығысулар мүмкін болады, ал осы жағдайда электрон іс жүзінде энергиясын жоғалтпайды. К катод пен С тор арасындағы потенциалдар айырымын өсіргенде электронның энергиясы өседі де атомдарды қоздыру үшін жеткілікті болады. Серпімсіз соқтығысуларда ұшып келетін электронның кинетикалық энергиясы атомның электронына беріледі де оны жоғарырақ энергетикалық деңгейге ауыстырады.

Электрондар тор арқылы өткеннен кейін бұлардың энергиясы кемиді, олар жинаушы электрод-анодқа жету үшін

0,5В потенциалдық тосқауылдан өтуі тиіс. Анодтың тоғы оған 1 секундта түсетін электрон санына пропорционал және ол миллиамперметрмен өлшенеді.

---

Смотрите также файлы

• ылыми білімдерді дамуы iv н. Коперник арыш лемі туралы діни кзараса кйрете соы берген Польшаны алымы.docx

• 4. техника ауіпсіздік алындатышты жндеу кезіндегі техника кауіпсіздігі.docx

• Перечислите статьи Гражданского кодекса Российской Федерации, устанавливающие специальные сроки исковой давности и укажите, к каким требованиям они применяются.docx

• Открытый социальноэкономический колледж Программа среднего профессионального образования 44.docx

• Практическая работа 5 Нормализация отношений Цель приобрести практические навыки проведения нормализации отношений. Задание.docx