2. Difracția electronilor este o tehnică folosită
pentru a studia materia, prin bombardarea
cu electroni a unei probe și observarea
șablonului de interferență rezultat. Acest
fenomen are loc din cauza dualității undăparticulă, conform căreia, o particulă de
materie (în acest caz electronul incident)
poate fi descrisă ca o undă.
Din acest motiv, un electron poate fi văzut
ca o undă, ca sunetul sau undele de pe
suprafața apei. Această tehnică este
similară cu difracția razelor X și difracția
neutronilor.
3. Difracția
electronilor este cel mai adesea
folosită în fizica semiconductorilor și
în chimie pentru a studia structura
cristalină a solidelor.
Aceste experimente sunt de regulă
efectuate într-un microscop electronic cu
transmisie (MET), sau cu scanare (MES).
În aceste instrumente, electronii sunt
accelerați de un potențial electrostatic
pentru a căpăta energia dorită și a fi
făcuți să aibă o anume lungime de undă
înainte de a interacționa cu proba de
studiat.
4.
5. Structura periodică a unui solid cristalin
împrăștie electronii într-o manieră previzibilă.
Analizând șablonul de difracție observat,
poate fi posibil să se deducă structura
cristalului care produce acel șablon. Totuși,
tehnica este limitată de problema fazei.
Afară de studiul cristalelor, difracția
electronilor este și o tehnică utilă de studiu
pentru solidele amorfe și geometria
moleculelor de gaz.
6. Ipoteza de Broglie, formulată în 1924, prezicea
că particulele trebuie să se comporte și ca unde.
Formula lui de Broglie a fost confirmată trei ani
mai târziu pentru electroni (care au masă de
repaus) cu observarea difracției electronilor în
două experimente separate.
La Universitatea Aberdeen, George Paget
Thomson a trecut o undă de electroni printr-un
film de metal subțire și a observat șabloanele de
interferență prezise.
La Laboratoarele Bell, Clinton Joseph
Davisson și Lester Halbert Germer și-au trecut
fluxul de electroni printr-o rețea cristalină.
Thomson și Davisson au primit Premiul Nobel
pentru Fizică în 1937 pentru aceste
experimente.
7. Intensitatea razelor
difractate
Factorul atomic de formă sau puterea de
împrăștiere a unui element depinde de
tipul de radiație. Deoarece electronii
interacționează cu materia prin procese
diferite decât, de exemplu, razele X,
factorul atomic de formă pentru cele
două cazuri nu este același.
8. Lungimea de undă a
electronilor
Totuși, într-un microscop electronic, potențialul
de accelerare este de regulă de câteva mii de
volți, ceea ce determină electronul să se
deplaseze cu o viteză care este o fracțiune
apreciabilă dinviteza luminii.
Un microscop electronic cu scanare poate
opera la un potențial de accelerare de 10 000
de volți (10 kV) dând electronilor o viteză de
20% din viteza luminii, iar un microscop
electronic cu transmisie poate operala 200 kV,
ridicând viteza electronilor la 70% din viteza
luminii. De aceea este nevoie să se ia în
calcul efectele relativiste.
