镍晶体中电子的衍射：量子力学的里程碑
在科学史上，有些实验因其对我们理解自然世界的深远影响而脱颖而出。其中之一便是1927年Clinton Davisson和Lester Germer进行的电子通过镍晶体的衍射实验。这项开创性的工作提供了电子波动性的关键证据，是量子力学发展中的基石。
20世纪初，亚原子粒子的本质是一个激烈争论的话题。经典观点，主要由牛顿力学主导，将电子等粒子视为离散的、局部的实体。然而，新兴的量子力学领域开始挑战这种观点，认为粒子也可以表现出波的特性。
1924年，法国物理学家Louis de Broglie假设，像电子这样的粒子可以表现出波动行为。这一被称为德布罗意假设的想法提出，粒子的波长与其动量成反比。虽然这一概念引人入胜，但需要实验证据来确认电子的波动性。
实验在美国贝尔实验室工作的Davisson和Germer决定验证德布罗意的假设。他们设计了一个实验，将电子加速至镍晶体，并观察由此产生的衍射图案。实验装置包括一个真空室，以确保电子不被空气分子散射，并使用电子枪产生电子束。
电子束指向镍晶体，镍晶体作为一个衍射光栅。当波遇到光栅时，会发生衍射，产生明暗斑点的图案。如果电子确实表现出波动特性，它们在与镍晶体相互作用时会产生类似的衍射图案。
观察和结果实验结果令人震惊。当电子束打在镍晶体上时，出现了明显的衍射图案，证实了电子表现出波动行为。图案由同心圆环组成，对应于电子在不同角度的衍射。这些观察结果与德布罗意假设的预测完全一致。
衍射图案提供了直接证据，证明电子既是粒子也是波。这一革命性的概念挑战了经典物理学的理解。
对量子力学的影响Davisson和Germer成功演示的电子衍射对量子力学领域有着深远的影响。它为物质的波粒二象性提供了关键的实验支持，这是量子理论的核心原则。这一二象性表明，所有粒子在不同的实验条件下既表现出粒子行为也表现出波行为。
Davisson和Germer的发现也增强了薛定谔方程的有效性，这是量子力学中的一个基本方程，描述了物理系统的量子态如何随时间变化。电子的波动性与衍射实验的结果相符，进一步巩固了薛定谔方程在描述亚原子粒子行为中的作用。
更广泛的影响除了对量子力学的直接贡献外，电子衍射实验对科学和技术也有更广泛的影响。它为电子显微镜的发展铺平了道路，电子显微镜利用电子的波动性，比传统光学显微镜具有更高的分辨率。电子显微镜在材料科学和生物学等领域成为不可或缺的工具，使研究人员能够观察到原子和分子层面的结构。
实验还影响了晶体学的研究，晶体学是一门确定晶体原子和分子结构的科学。通过分析由电子（以及其他粒子，如X射线）产生的衍射图案，科学家可以推断出晶体内原子的排列。这导致了我们对材料的理解和新技术的开发取得重大进展。
结论Davisson和Germer展示的电子通过镍晶体的衍射是科学史上的一个重要成就。它提供了电子波动性的明确证据，这是现代量子力学理解的基础。实验不仅验证了德布罗意的理论预测，还为众多技术进步奠定了基础。当我们继续探索量子领域时，Davisson和Germer的开创性工作证明了实验科学在揭示宇宙奥秘方面的力量。
网友评论
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2025-03-05 14:35:58有人说数学是工科之母，是有道理的！❌数学冒充物理是骗术：数学是语言推理比较表达功能的特例，是应用广泛的思维演绎工具，必须从公理前提出发才能获得确定性。认知自然/想知道能不能趟过一条河？依靠观测归纳，从来如此只能如此。🍎牛顿定义自然哲学公理作为数学原理//思维演绎因。广义物理观测发现新现象，辩证法归纳公理概念符号文字(形而上学)，发现了不变现象/真理1+1=2等，创造了数学。❌绝对时空也是不变的真理，可无限细分叠加，不均匀弯曲时空搞微积分是笑话。为名利鼓吹数学，数学冒充物理(2维蚂蚁10维爸爸)，虚幻无边，欺师灭祖！🍎数学冒充物理追不上芝诺乌龟，是骗术。解释光电效应，普朗克公式，数学能量，空间弯曲，光速不变，相对时空，波物场物论，量子X学,,,,假说数学冒充物理，有害无益。质能方程数学能量与相互作用力/相对运动有关系吗？一支笔一张纸摇脑袋认知自然？是悖论潘多拉。祸害物理、哲学也祸害了数学，祸害科学祸害子孙祸害国家，更爱破烂长衫子，名利之徒！悖论斯坦……一个用数学冒充物理，假说自然欺师灭祖祸害人类的名利骗子，他居然成了科学的时髦？？？
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2025-04-28 07:29:57⭕️粒子对撞机能创造新物质吗？不！！只能产生一些破碎(质量亏损)。核能化石能太阳能都是释放光子/电磁粒子， photon energy and photon behavior discussions，物质包括光子本质是带电质量体服从牛顿力学。正负光子(中微子)是电子质子撞击的破碎，强大电斥力(10^36倍引力)发射碎块到达零电势区获得真空光速，强大电磁力平衡是光子间距/波长稳定的关键。光子几乎惯性直线飞行，在原子内部宽广空间有引力场轨道运动或逃逸折射或撞击，有斥力场散射反射等。电子质子不易获得高速，原子惯性飞行穿透材料条件也差太多。中子大冲量撞击原子核是产生光子(核能)的关键途径，电子撞核/质子撞轨道电子，冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可获得无穷能源，且不受现有裂变材料的局限。⭕️热量温度是光子辐射(热质说)，高温体辐射更多光子吸收低温体辐射的更少光子，温度传递只能由高温体到低温体(熵增是数学，原子获得光子动能相对运动带来生命生机不是绝望)。高温体辐射更多动能光子，当然微观运动更剧烈(热动说)。无光子辐射是绝对零度/可怕，宇宙背景辐射超过且接近绝对零度，获得绝对零度极难。
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2025-03-05 14:34:33真理都是简单的，不证自明的(不变现象)无法证明的(全称命题)，可证伪/乐于辩证批判。悖论诠释号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理的理解 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流，指南针，物质不灭，能量守恒，电荷守恒，1+1=2，绝对时空，相对速度，……都是不变的现象/真理/知道/确定性。号称人人不知的空间弯曲是真理，胡编人人可知的时间是虚幻！！是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须，鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。……假说“所有天鹅都是黑的”，然后找到一只黑天鹅，就号称证明假说了？？——— 所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质)，电子质子结合成中子，正负光子结合成中微子。……不显电性的中子，中微子，穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大，中微子极其微小，必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电，穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布，带电光子电子受引力斥力作用，分裂成双缝干涉条纹，边缘衍射条纹，奇怪吗？？？
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2025-02-24 04:29:01
惯一个人  5 分享一个我自以为很奇妙案例供大家参考。 陀螺仪在当今社会应用很广，陀螺仪其中一个基本特性：定轴性，当陀螺转子以高速旋转时，在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，即指向一个固定的方向；同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。其实以上的基本特性描述是不严谨的，以上的基本特性描述是只有在转子轴向在大于0度小于90度范围内才可以成立的，在大于等于90度小于180度范围内是不成立的，在夹角等于90度时反抗任何改变转子轴向的力量大小和方向无法确定（有点像薛定谔的猫），当夹角稍微大于90度时反抗任何改变转子轴向的力量大小和方向确定，不在是保持陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变，而是指向一个固定的相反方向，明显可以重复观察到，网上有卖金属倒立自动翻转陀螺可供参考，是最典型的实践证据。自动翻转陀螺在翻转的同时重心增高，势能变大，传统物理学理论无解。 陀螺仪的定轴性，在反抗任何改变转子轴向过程中如果不存在重力以外的外力，定轴性表现是和轴向角动量守恒是冲突的。研究结果可以理论个实验重新定义 时间 和 空间。
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2025-04-29 10:56:43
❌电磁波理论是数学当物理，隐藏有电磁以太和无源场假说，是不靠谱的经验公式。两朵乌云与光电效应，都是对电磁理论的有效证伪，必须抛弃(理论都是预测未来的全称命题，一个证伪足可否定)。依靠电磁理论，紫外灾难和其它荒唐结果，都是必然。……黑体辐射是轨道光粒子受激释放/激光，原子光谱对应各自“温度”，黑体辐射峰值波长对应原子数量最多，紫外谱段数量很少，不奇怪。骗子悖论斯坦，不能拯救电磁以太，也不接受有效证伪，瞎搞成荒唐无源场，粒子搞成虚幻量子鬼，搞成波穿越真空，搞成波直线传播，搞成物质是运动(波)，搞成运动是物质，，，都是笑话。 ⭕️⭕️所有物质包括光子100%是带电质量体(不变现象/本质)，电子质子结合成中子，正负光子结合成中微子。……不显电性的中子和中微子，穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大，中微子极其微小，必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电，穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布，带电光子电子受引力或斥力作用，分裂成双缝干涉条纹，边缘衍射条纹，都是必然。以干涉衍射现象否定光是粒子又去解释电子干涉衍射，瞎编电磁波，是逻辑错乱丧心病狂。
