Question

电子衍射与X射线衍射有什么异同？

Answer 1

电子衍射和X射线衍射，都是波粒二象性中波动性最有力的的证明实验，当波经过大小与其波长相同数量级或更小的狭缝时，就会产生衍射，所以对于电子和X射线，一般采用晶体作为光栅，晶格间距与电子和X射线的波长在相同的数量级上。
X射线和电子两种粒子的区别。
X射线，是一种波长很短的电磁波，由伦琴发现，X射线属于光子，1905年，爱因斯坦的光子论提出了光具有波粒二象性，X射线的波长短，能量强，可以穿透物质。

电子是组成原子的实物粒子，在原子中绕核运动。德布罗意在博士论文中发扬了爱因斯坦的光子波粒二象性，提出了一切微观粒子都是波粒二象性，具有物质波。电子的能量较低，波长比X光大。在答辩中，德布罗意就提出了可以利用天然的晶体作为光栅来来进行电子的衍射实验。
晶体衍射的布拉格公式和劳厄成像
1912年，劳厄借助晶体－天然光栅观察X射线的衍射。证明了X光的波动性。劳厄获的1941年诺贝尔物理奖。

当入射X射线或者电子入射到晶体中，晶面作为布拉格面，入射角与出射角相等，当光程差为波长的整数倍时，出射的粒子束得到了衍射的加强。具体可以可以通过布拉格公式计算这些微观粒子在晶体中的衍射情况。

已知晶体的晶格常数d和入射方向与衍射方向的夹角，可得波长。

同样的道理，已知入射波长和入射方向与衍射方向的夹角，可得晶体的晶格常数d。

上图就是得到典型的单晶的衍射图片，上图中的劳厄斑点，对应于晶面及其方向，可以通过计算求得。

总之，电子衍射与X射线衍射都证明了微观粒子的波动性，对于原子以上的粒子，波动性已经可以忽略，没有意义了。所以量子效应在宏观物体上体现不出来的，只有在微观粒子中显示。 量子实验室，专注科学问题，欢迎评论和关注。