Davisson-Germer-Experiment

Das Davisson-Germer-Experiment wurde 1927 von Clinton Davisson und seinem damaligen Assistenten Lester Germer an den Bell Laboratories durchgeführt, um Louis de Broglies Hypothese der Materiewellen zu überprüfen. 1937 wurde Davisson für sein Experiment mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.^[1]

Versuch

Der Versuch besteht aus einer Elektronenquelle, einem Kristall und einem Faraday-Becher. Die Elektronen, deren Geschwindigkeit über die Beschleunigungsspannung geregelt werden kann, werden am Kristall unter einem Streuwinkel β gestreut. Im Originalexperiment wurde ein Nickelkristall verwandt. Mithilfe des Faraday-Bechers wird die Intensität der gestreuten Elektronen in Abhängigkeit von β gemessen.

Beobachtung

Klassisch würde man erwarten, dass die Intensität der Elektronen bei jedem Streuwinkel dieselbe ist. Es zeigte sich jedoch experimentell, dass die Intensität vom Streuwinkel abhängig ist. Es ergibt sich ein Interferenzmuster. Die Winkel, unter denen sich die Maxima ergeben, erfüllen die Bragg-Gleichung, die 1912 von William Lawrence Bragg für die Beugung von Röntgenstrahlung an Kristallen aufgestellt wurde. Elektronen verhalten sich unter bestimmten Bedingungen also wie elektromagnetische Strahlung.

Historisches

Nach dem Albert Einstein Photonen Materieeigenschaften wie Masse oder Impuls zugeschrieben hatte, stellte de Broglie 1924 die Hypothese auf, auch Materie Welleneigenschaften zuzusprechen. Wenn Teilchen wie Elektronen eine Wellenlänge, die nach de Broglie durch

$\lambda_B = \frac{h}{p}$

gegeben ist, besitzen, müssen diese auch gebeugt werden können. Die Wellenlänge von Elektronen ist sehr klein, weswegen Objekte, an denen sie gebeugt werden können auch sehr klein sein müssen. Bis zur Beugung am Doppelspalt sollte es noch fast weitere 40 Jahre dauern. Erst 1959 gelang Claus Jönsson an der Universität Tübingen ein entsprechendes Experiment.

Einzelnachweise

1. ↑ Informationen der Nobelstiftung zur Preisverleihung 1937 an Clinton Joseph Davisson (englisch)