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MateriewellenDe Broglie`s Symmetriebetrachtung: Welle - Teilchen
• Licht tauscht an lokalen Orten über Photonen Energie u. Impuls mit Materie aus
• Photonenimpuls Materiewelle p = h/ = h/p
Beachte: Materiewelle nur sinnvoll bei bewegter Materie
• Beweis: Interferenz 1927 (Davisson, Germer, Thomson), Elektronen, Atome,
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Experiment: Elektronen fallen durch Doppelspalt aufeinen Leuchtschirm
Beobachtung: Streifen
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Experiment: Elektronen fallen durch Doppelspalt aufeinen Leuchtschirm
Beobachtung: Streifen
Deutung: Interferenzstreifen,Elektronen verhalten sich wie Welle
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Experiment:
Elektronen fliegen durch Al-Kristallpulver
Beobachtung:
Konzentrische Kreise auf Leuchtschirm
Kreisradius abhängig von Spannung U
Deutung:
Interferenz der Elektronenwelle am Kristall
(Halliday, Resnick, Walker „Physik, Viley VCH)
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Wellenlänge der Elektronenwelle
2
2
1mvEeU kin =>
m
eUv
2
eUm
h
mv
h
p
h
2
=> U
1~
Wellenlänge durch Beschleunigungsspannung einstellbar
Bsp. U = 100 V, m = 9,1x10-31kg
=> λ = 0,12 nm Größenordnung von Röntgenstrahlung
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Beugung an C- Kristall
Röntgenbeugung Elektronenbeugung
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LEEDLow Energy Electron Diffraction
(Gerry Neville)
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LEEDLow Energy Electron Diffraction
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LEEDLow Energy Electron Diffraction
Si (111) 7 x 7www.desy.de
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Realer Raum Reziproker Raum
www.desy.de
Darstellung einer (7x7)-rekonstruierten Si(111)-Oberfläche
1 x 1 Einheitszelle
7 x 7 Überstruktur
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RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction ~10 keV
www.desy.de
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RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction
M. Schilling, TU-Braunschweig, www.uvsor.ims.ac.jp/.../RHEED_Si111_020822.JPG
80nm dicker La2/3Ca1/3MnO3 Film auf Si
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RHEEDReflection High Energy Electron Diffraction
www.uvsor.ims.ac.jp/.../RHEED_Si111_020822.JPG
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Zusammenfassung• Bewegte Elektronen zeigen Wellencharakter
• Ermöglichen Kristallstrukturuntersuchung durch Beugungstechniken
- LEED langsame Elektronen 20 – 200 eV
- RHEED schnelle Elektronen ~ 10.000 eV
• Vorteil gegenüber Röntgenbeugung:
- Wellenlänge einfach über Spannung einstellbar
- Oberflächensensitiv
• Nachteil
- Vakuum notwendig