Cтраница 3
Реальные металлы сопротивляются перемещению электронов из-за дефектов кристаллического строения и примесей, рассеивающих электронные волны. Рассеяние электронных волн наблюдается в том случае, если размеры центров рассеяния превосходят длину электронных волн. Вероятность возникновения флуктуации плотности в этом случае у металлов велика, поскольку полностью устранить тепловые колебания атомов нельзя; поэтому при беспорядочном направлении колебаний части атомов среди большого их числа всегда найдутся такие, которые в данный, момент движутся навстречу друг другу. [31]
Указанные явления находят свое подтверждение и с точки зрения волновой природы электронов. Электронные волны, распространяясь в проводниковом материале, частично теряют свою энергию на дефектах кристаллической решетки проводника, размеры которых соизмеримы с четвертью длины электронной волны. [32]
При электронографическом изучении ориентированных осадков большое значение имеет точность измерения параметров решетки. Как известно, основные трудности при этом возникают в связи со свойством рассеяния электронных волн высоких энергий под малыми углами и неточностью измерения длины электронной волны X. Обычно для уточнения значения К делаются дополнительные съемки калибровочных образцов ( эталонов) с известными параметрами. В качестве таких стандартных веществ используются тонкие слои осадков Т1С1, Nad, Аи и др. Ряд авторов в качестве калибровочных образцов используют кристаллы-подложки. Последний способ применим в том случае, если слой осадка достаточно тонкий и на электронограмме наблюдаются одновременно рефлексы от обоих веществ. [33]
Гипотеза де Бройля подтверждается опытами по отражению и прохождению электронов и других частиц через кристаллы. В этих опытах наблюдается дифракционная картина, наличие которой служит признаком волнового процесса. Этот эффект наблюдается, когда длина электронной волны имеет порядок межатомного расстояния в кристалле ( стр. Метод исследования строения вещества, основанный на дифракции электронов, называется электронографией. [34]
Считалось, что длина свободного пробега в стеклах и жидкостях не превышает одного-двух межмолекулярных расстояний, хотя хорошо известно, что в жидких металлах длина пробега электронов того же порядка, что и в твердых. Сравнивая ход электропроводности до и после плавления в полупроводниках, где плавление не изменяет ближнего порядка, можно прийти к заключению, что не только ширина запрещенной зоны, но и подвижность мало изменяются после плавления. Если структурные флюктуации имеют в жидкостях атомные размеры, а длина электронных волн в десятки раз больше их, то возможно, что вероятность рассеяния свободных зарядов на таких неоднородностях невелика, а малая вязкость быстро выравнивает всякие другие дефекты с большим поперечным сечением рассеяния. [35]
На рис. 20 схематически изображены соответствующие электронные волны. Если после обхода по кругу голова волны не совпадает с ее хвостом ( рис. 20, а), то горбы и впадины волны накладываются друг на друга, взаимно ослабляются и волна сама себя гасит. Для этого необходимо, чтобы на окружности укладывалось целое число длин электронных волн. [36]
Рассмотренные выше соотношения справедливы более строго для полупроводников. Однако для металлов сохраняется ход рассуждений с учетом разной длины электронных волн в металле и полупроводнике. Даже грубая оценка длины волны свободного электрона по соотношению де Бройля X ft / mv с учетом скоростей теплового движения показывает, что в полупроводниках она составляет - - 7 - 10 - 7 см, в то время как для металлов - 5 - 10 - 8 см. Поэтому можно считать, что длина электронной волны в металлах порядка межатомных расстояний, а электроны в полупроводниках распространяются более длинными волнами. Это должно отражаться в специфике рассеяния электронов в металлах и полупроводниках. [37]
Для описания каналирования с помощью дифракционных явлений были сделаны различные попытки. Наблюдение аномального прохождения в направлениях плоскостей решетки напоминает эффект Боррмана. Но некоторые размышления показывают, что двухвол-новая динамическая теория, используемая обычно при обсуждении эффекта Боррмана даже для электронов, здесь совершенно непригодна. Для протонов длина волны составляет приблизительно 1 / 40 длины электронной волны с той же энергией. В то же время сила упругого взаимодействия с веществом, определяемая величиной т n / kE, будет приблизительно в 40 раз больше, и степень неупругого рассеяния относительно еще больше. Следовательно, в случае дифракции протонов толщина кристалла, в которой имеет место когерентная дифракция, составит десятки ангстрем, число одновременных отражений будет очень велико и сфера Эвальда будет почтой плоской. При этих обстоятельствах приближение фазовой решетк с учетом поглощения должно быть достаточно точным, чтобы его применили к любому возможному наблюдению при дифракции протонов или более тяжелых ионов. [38]
Голограмма должна быть или отпечатана с негатива, или получена на обратимой фотопластинке и соответствующим образом проявлена. Позитив переносится в оптическое восстанавливающее устройство, представляющее собой оптический аналог электронного устройства. В этом устройстве вместо пучка электронов используется оптический световой пучок. Все основные размеры, которые определяют форму волны, здесь изменяются пропорционально отношению длины световой волны KI к длине электронной волны Ке. Можно отметить, что фокусное расстояние электронных линз не является существенным размером, поэтому нет необходимости изменять его в том же масштабе. [39]
Наличие электронных волн позволяет конструировать электронно-оптические приборы типа электронного микроскопа. Электронные лучи обладают рядом преимуществ по сравнению с рентгеновскими. Они могут быть гораздо интенсивнее, что при прочих равных условиях резко сокращает время экспо-лщип. Наконец, электронные пучки управляются посредством комбинации электрических и магнитных линз, чего не удается сделать с рентгеновскими лучами. Кроме того, разрешающая способность электронных устройств, связанная с длиной электронных волн, значительно больше, чем у оптических приборов. Возможные разрешающие способности электронных приборов далеко еще иг достигнуты в технике. [40]
Наличие электронных волн позволяет строить электронно-оптические приборы типа электронного микроскопа. Электронные лучи обладают рядом преимуществ по сравнению с рентгеновскими. Они могут быть гораздо интенсивнее, что при прочих равных условиях резко сокращает время экспозиции. Наконец, возможно управлять электронными пучками посредством комбинации электрических и магнитных линз, чего не удается сделать с рентгеновскими лучами. Кроме того, разрешающая способность электронных устройств, связанная с длиной электронных волн, может быть гораздо большей, чем у оптических приборов. Теоретически возможные разрешающие способности электронных приборов далеко еще не достигнуты. [41]
Давно не удовлетворявший его мысленный чертежик - электрон на классической планетной орбите - теперь наполнился неожиданным смыслом. Вот летит электрон по разрешенной орбите, ничего не излучая, и движение его как частицы устойчиво: он не теряет и: не приобретает энергии, а просто с каждым оборотом возвращается на круги своя. Но тогда для соблюдения устойчивости он и, как волна, должен после полного оборота все начинать с начала. А это возможно, только если в орбите укладывается целое - обязательно целое. Так вот почему дозволены не любые орбиты и - череда их прерывиста: две ближайшие должны отличаться хотя бы на одну длину электронной волны. Орбиты квантуются оттого, что электрон по своей природе вовсе не классическая частица, а странная частица-волна Бор мог восхититься. [42]