愛較真的戴老師2018-01-20 18:49:23

電子衍射和X射線衍射，都是波粒二象性中波動性最有力的的證明實驗，當波經過大小與其波長相同數量級或更小的狹縫時，就會產生衍射，所以對於電子和X射線，一般採用晶體作為光柵，晶格間距與電子和X射線的波長在相同的數量級上。

X射線和電子兩種粒子的區別。

X射線，是一種波長很短的電磁波，由倫琴發現，X射線屬於光子，1905年，愛因斯坦的光子論提出了光具有波粒二象性，X射線的波長短，能量強，可以穿透物質。

電子是組成原子的實物粒子，在原子中繞核運動。德布羅意在博士論文中發揚了愛因斯坦的光子波粒二象性，提出了一切微觀粒子都是波粒二象性，具有物質波。電子的能量較低，波長比X光大。在答辯中，德布羅意就提出了可以利用天然的晶體作為光柵來來進行電子的衍射實驗。

晶體衍射的布拉格公式和勞厄成像

1912年，勞厄藉助晶體－天然光柵觀察X射線的衍射。證明了X光的波動性。勞厄獲的1941年諾貝爾物理獎。

當入射X射線或者電子入射到晶體中，晶面作為布拉格面，入射角與出射角相等，當光程差為波長的整數倍時，出射的粒子束得到了衍射的加強。具體可以可以透過布拉格公式計算這些微觀粒子在晶體中的衍射情況。

已知晶體的晶格常數d和入射方向與衍射方向的夾角，可得波長。

同樣的道理，已知入射波長和入射方向與衍射方向的夾角，可得晶體的晶格常數d。

上圖就是得到典型的單晶的衍射圖片，上圖中的勞厄斑點，對應於晶面及其方向，可以透過計算求得。

總之，電子衍射與X射線衍射都證明了微觀粒子的波動性，對於原子以上的粒子，波動性已經可以忽略，沒有意義了。所以量子效應在宏觀物體上體現不出來的，只有在微觀粒子中顯示。

量子實驗室，專注科學問題，歡迎評論和關注。