波粒二象性

电子衍射

电子衍射是一束电子在穿过或反射于一排规则排列的原子时所发生的弯折与铺展,它产生的是一幅由亮斑或亮环组成的图样,而非一团模糊。衍射是唯有波才会做的事,因此从电子身上看到它,便是物质具有波动本性的直接而亲手可证的证据。图样的几何由电子的德布罗意波长与原子的间距所支配。

由于把电子加速便能使那波长变得极短,电子衍射所能探查的结构,远比可见光所能分辨的精细得多。这正是电子显微镜,以及那些用来测绘晶体、表面乃至单个分子之原子排布的技术背后的工作原理。那曾经看似一桩哲学奇谈的波动行为,如今已是材料科学与生物学的一件常规工具。

在概念上,电子衍射是双缝实验的物质波孪生兄弟,只不过用一整片晶格的「缝」取代了两条缝。把电子一颗一颗地射出,那些环仍会一点一点地累积起来,再次确认每个电子都与自身发生干涉。这一现象,是德布罗意关系对真实粒子成立的、最可重复的确证之一。

electron beam + crystal lattice → diffraction rings/spots (λ = h/p)

穿过有序原子的电子形成衍射环,这正是波的标记。

衍射展现了电子的波动行为,但并不会把电子变成一团你能舀起来的弥散云雾。每个电子都被作为整体探测到;那道波是波函数,而图样是统计性的。

又称
matter diffraction电子绕射