W3a „Dyfrakcja elektronow na polikrystalicznym graficie”

1. Cel doświadczenia:

- Obserwacja zjawiska dyfrakcji elektronów.

- Pomiar odległości między płaszczyznowych w graficie.

2. Opis doświadczenia:

- Aby wyznaczyć odległości płaszczyzn sieciowych grafitu należy oddziaływać wiązką elektronów na warstwę polikrystalicznego grafitu.

- Elektrony, które uległy odbiciu, tworzą wiązkę w kształcie stożka, którego obrazem na lampie jest okrąg. W zależności od napięcia średnica okręgów na lampie zmienia się.

- W doświadczeniu wykorzystuje się: szklaną lampę próżniową, zasilacz wysokiego napięcia i regulator napięcia hamującego i ogniskowego oraz suwmiarkę do pomiaru okręgów na lampie.

- Obserwujemy powstałe okręgi, mierzymy ich średnice.

3. Wzory użyte do pomiarów:

D- średnica okręgu

R- promień lampy R= 65mm

a- a- współczynnik nachylenia prostej Sin Θ =f(
)

h- h- stała Plancka , h= 6,626 × 10^-34 J·s

m- m- masa spoczynkowa elektronu, m_e = 9,109 · 10^-31 kg

e- ł e- ładunek elektronu, e = 1,602·10

d d - odległości między płaszczyznowe

4. Tabele wyników:

Tabela różnych wartości napięcia anodowego i odpowiadających

im średnic D dla każdego z pierścieni.

Lp.	Wartość napięcia anodowego U [V]	Średnica pierścienia D1 [mm]	Średnica pierścienia D2 [mm]
1	4500	32	54
2	5000	28	48
3	5500	27	43
4	6000	23	41
5	6500	22	38
6	7000	21	36
7	7500	19,5	34
8	8000	18,5	33
9	8500	17,5	31,5
10	9000	17	30

Tabela wartości sin4Θ, sinΘ i Θ dla poszczególnych średnic.

Promień lampy R= 65mm

Sin4Θ =

dla D1

Lp.	Sin4Θ	Θ [ ]	sinΘ
1	0,24615	3,56245	0,06213
2	0,21538	3,10945	0,05424
3	0,20769	2,99675	0,05227
4	0,17692	2,54760	0,04444
5	0,16923	2,43576	0,04249
6	0,16154	2,32407	0,04055
7	0,15000	2,15673	0,03763
8	0,14231	2,04538	0,03569
9	0,13462	1,93416	0,03375
10	0,13077	1,87852	0,03278

dla D2

Lp.	Sin4Θ	Θ [ ]	sinΘ
1	0,41538	6,13581	0,10688
2	0,36923	5,41703	0,09440
3	0,33077	4,82887	0,08417
4	0,31538	4,59593	0,08012
5	0,29231	4,24907	0,07409
6	0,27692	4,01911	0,07008
7	0,26154	3,79036	0,06610
8	0,25385	3,67636	0,06412
9	0,24231	3,50572	0,06114
10	0,23077	3,33560	0,05818

5. Współczynniki nachylenia prostych Sin Θ =f(
):

Dla D1: a = 6,7 + 0,3

Dla D2: a = 10,6 + 0,5

6. Obliczenie odległości między płaszczyznowych d

h= 6,626 × 10^-34 J·s, m = 9,109 · 10^-31 kg, e = 1,602·10

Dla D1 d = (6,626*10^-34)/[2*6,7*(2*9,109*10^-31*1,602*10^-19)^1/2 = 91,53*10^-12 m

Dla D2 d = 57,85*10^-12 m

7. Wnioski:

Porównując wyliczone długości między płaszczyznowe z podanymi w instrukcji „odległości płaszczyzn sieciowych w graficie otrzymany wynik 57,85 pm dla kąta Θ₁ po uwzględnieniu błędu pomiarowego bardzo odbiega od wartości oczekiwanej (123 pm). Natomiast dla kąta Θ₂ otrzymana wartość 91,53 pm po uwzględnieniu błędu pomiarowego także odbiega od wartości oczekiwanej (213 pm).

Na podstawie wykresów można stwierdzić, że zależność pomiędzy odwrotnością pierwiastka z przyłożonego napięcia a sinusem kąta Θ jest wyraźnie liniowa.

Przyczynami błędów mogą być niewyraźne krawędzie powstających pierścieni, uniemożliwiające dokładny odczyt ich średnic oraz trudne do ustawienia napięcia.

4

1

Sin4Θ =

a =

---