Эрдэмтэд электронуудын "ташуу" цацрагийг бүтээжээ. Энэ нь танд шууд хариу үйлдэл үзүүлэх боломжийг олгоно

Дэвиссон-Гермерийн туршилтын схем (1927): К – никель дан болор; A - электронуудын эх үүсвэр; B - электрон хүлээн авагч; θ – электрон цацрагийн хазайлтын өнцөг.

Электрон цацраг S болорын өнгөлсөн хавтгайд перпендикуляр унана. Болорыг О тэнхлэгийг тойрон эргэх үед В хүлээн авагчтай холбогдсон гальванометр нь үе үе тохиолдох максимумуудыг өгдөг.

Дэвиссон-Гермерийн туршилтанд электрон хазайх өнцгийн θ ба хурдатгалын хоёр хүчдэлийн хоёр утгын φ талстыг эргүүлэх өөр өнцгөөр электрон дифракцын хамгийн дээд хэмжээг бүртгэх. Максимумууд нь янз бүрийн талстографийн хавтгайн тусгалтай тохирч байгаа бөгөөд тэдгээрийн индексийг хаалтанд тэмдэглэсэн болно.

Гэрэл ба электронуудын хувьд давхар ангархай туршилт

Гэрэл эсвэл электронууд

Дэлгэц дээрх эрчим хүчний хуваарилалт

Английн физикч

Пол Адриен Морис Дирак

(8.08.1902-1984)

7.2.3. Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчим

Квант механик (долгионы механик) -

өгөгдсөн гадаад талбар дахь бичил хэсгүүдийн хөдөлгөөний хууль, дүрслэх арга зүйг тогтоодог онол.

Хэмжиж буй объектод ямар нэгэн эвдрэл, тэр ч байтугай сул дорой байдлыг оруулахгүйгээр хэмжилт хийх боломжгүй юм. Ажиглалтын үйлдэл нь электроны байрлал эсвэл импульсийн аль алинд нь ихээхэн тодорхойгүй байдлыг бий болгодог. Энэ бол бүх зүйлийн тухай юм тодорхойгүй байдлын зарчим,

Хэйзенберг анх томъёолсон

Гейзенбергийн тэгш бус байдал

Dx Dp x ³ , Dy Dp y ³ , Dz Dp z ³

Dt × D(E′ - E ) ³

7.2.4. Долгионы функцууд II

IN Квант механикт электрон долгионы далайц гэж нэрлэгддэгдолгионы функц

Тэгээд Грекийн "psi" үсгээр тэмдэглэсэн: Ψ.

Тиймээс Ψ нь материйн талбар эсвэл долгион гэж нэрлэгдэх шинэ төрлийн талбайн далайцыг цаг хугацаа, байрлалаас хамааруулан тодорхойлдог.

Ψ функцийн физик утга нь түүний модулийн квадрат нь орон зайн харгалзах газарт бөөмсийг олох магадлалын нягтыг (нэг эзэлхүүн дэх магадлал) өгдөгт оршино.

© A.V. Бармасов, 1998-2013 он

Слайд 1

* Лекц No3 Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын зарчим Л.де Бройль ба түүний туршилтын баталгаа FNM-ийн оюутнуудад зориулсан лекц, 2013 Давхар ангархай туршилт дахь Хэ атомын хөндлөнгийн оролцоо Н.В.Никитин О.В.Фотина, П.Р.Шарапова

Слайд 2

* Корпускуляр - цацрагийн долгионы дуализм Гэрлийн бөөмс: фотон - харагдах гэрлийн бүсэд (Гилберт Льюисийн нэр томъёо, 1926!!!) гамма квант - хатуу (өндөр энерги) рентген цацрагийн мужид. Асуулт: e- ба p нь бөөмс юм. Тэд чадах уу тодорхой нөхцөлдолгионы шинж чанартай юу?

Слайд 3

* Долгионуудын үе ба бүлгийн хурд Долгион: – фазын хурд. – хурдны хэмжээс λ – долгионы урт, Т – долгионы үе. Фазын хурд, учир нь u нь дохио дамжуулах хурд биш юм. Дохио нь долгионы багцын далайцын квадратаар дамждаг. Байг: k=k0 үед A(k) “оргил” пакет – бүлгийн долгионы хурдаар хөдөлдөг болохыг харуулъя: Дараа нь: Энэ нь дохио үнэхээр vg бүлгийн хурдаар дамждаг.

Слайд 4

* Луис де Бройль Луи де Бройль корпускуляр-долгионы дуализмын зарчим нь корпускуляр-долгионы дуализмын зарчмыг материйн (тэг бус амрах масстай бөөмс) хүртэл өргөжүүлсэн. Де Бройлигийн таамаглал: "... магадгүй хөдөлж буй бие бүр долгион дагалддаг бөгөөд биеийн хөдөлгөөн ба долгионы тархалтыг салгах боломжгүй" Луи-Виктор-Пьер-Раймонд, де Бройль (1892) - 1987) Л.де Бройль. Ondes et quanta // Comptes rendus de l "Académie des Sciences. - 1923. - Боть. 177. - P. 507-510. Орос орчуулга: L. de Broglie. Долгион ба кванта // UFN. - 1967. - Т. 93. - 178–180 х. Эсвэл Л.де Бройль, “Сонгосон шинжлэх ухааны бүтээлүүд", 1-р боть, хуудас 193-196, М. "Логос", 2010 Нобелийн шагналфизикийн чиглэлээр (1929) материйн долгионы шинж чанарыг нээсэн

Слайд 5

* Де Бройлийн таамаглалын математикийн хэрэгжилт Бөөм бүртэй хэлбэлзлийн процессыг тууштай холбох шаардлагатай. Энэхүү хэлбэлзлийн үйл явцын мөн чанар нь хариултгүй хэвээр байна. Харьцангуй хандлагыг ашигладаг. К"-ийн хэлбэлзлийн процесс: энд u нь бодисын долгионы фазын хурд юм. К-ийн хэлбэлзлийн процесс ("долгионы" үзэл бодол): Гэхдээ ба - ижил хэлбэлзлийн процесст харгалзах: К дахь тербеллийн процесс ("корпускуляр" цэг харах):

Слайд 6

* Де Бройлийн таамаглалын математикийн хэрэгжилт: фаз ба бүлгийн хурд. Осцилляцийн процессуудын эквивалент нь: n=0 байг. Мөн x=vt. Тэгвэл де Бройль долгионы фазын хурд нь: Бүлгийн хурд: Иймд: vg = v, өөрөөр хэлбэл де Бройль долгионы бүлгийн хурд нь энэ долгионтой холбоотой бөөмийн хурдтай яг тэнцүү байна! Онолын ялалт!!!

Слайд 7

* Де Бройль долгионы урт Харьцангуй бөөмийн момент Де Бройль долгионы үүднээс үүнийг Indeed гэж бичиж болохыг харуулъя: Энэ бол долгион-бөөмсийн дуализмын илрэлийн өөр нэг математик томъёолол юм Де Бройль долгионы урт: Тоон тооцоолол: a) Теннисний бөмбөгний де Бройлийн долгионы урт m =50 г ба v =10 м/c бөмбөгний хэмжээ => макроскопийн хувьд долгионы шинж чанар харагдахгүй байна. б) Ee=100 эВ энерги хүртэл хурдассан электрон. Учир нь mec2≈0.51 MeV, тэгвэл харьцангуй бус томъёог ашиглаж болно: ─ долгионы урттай харьцуулах боломжтой рентген туяа.

Слайд 8

* Электроны дифракци 1927 онд Дэвиссон, Жаммер нар никелийн талстаас ойсон электрон цацрагийн дифракцийг нээсэн. Өмнөх слайдад үзүүлсэнчлэн ~ 100 эВ энергитэй электронуудын де Бройлийн долгионы урт нь рентген цацрагийн долгионы урттай тэнцүү байна. Тиймээс талстууд дээр тархах үед электрон дифракц ажиглагдаж болно. K - никель нэг талст; A - электронуудын эх үүсвэр; B - электрон хүлээн авагч; θ нь электрон цацрагийн хазайлтын өнцөг юм. Электрон цацраг S болорын өнгөлсөн хавтгайд перпендикуляр унана. Болорыг О тэнхлэгийг тойрон эргэх үед В хүлээн авагчтай холбогдсон гальванометр нь үе үе тохиолдох максимумуудыг өгдөг.

Слайд 9

* Хэрэв электронууд V хүчдэлтэй цахилгаан орны нөлөөгөөр хурдасвал тэд кинетик энергийг олж авах болно Ee = |e|V, (e нь электроны цэнэг) бөгөөд энэ нь де Бройль томъёонд орсны дараа тоон утгыг өгдөг. долгионы уртын утгыг энд V-ээр илэрхийлж, - нм (1 нанометр = 10-7 см). Эдгээр туршилтуудад ашигласан 100 В дарааллын V хүчдэлд 0.1 нм дарааллын "удаан" гэж нэрлэгддэг электронуудыг олж авдаг. Энэ утга нь талст дахь атом хоорондын зай d-тэй ойролцоо буюу нм-ийн аравны нэг буюу түүнээс бага байна. Тиймээс бид ~ d-г олж авдаг бөгөөд энэ нь дифракц үүсэхэд шаардлагатай нөхцөлийг өгдөг.

Слайд 10

* Биберман – Сушкин – Фабрикантын дан электронуудын дифракцийн туршилт (ДАН ЗХУ-ын 66-р боть, № 2, 185-р хуудас (1949)) Асуулт: магадгүй микро бөөмийн долгионы шинж чанар нь бөөмсийн цацраг ( e) туршилтанд оролцох -, p, γ гэх мэт), нэг e- эсвэл γ нь "сонгодог бөмбөг" шиг ажиллах уу? Хариулт: Үгүй ээ, тийм биш! Хурд e-: Нислэгийн цаг Цацрагийн эрч хүч Хоёр дамжуулалтын хоорондох хугацаа e- Төхөөрөмжид нэгэн зэрэг хоёр e- байх магадлал Гэрэл зургийн хавтан дээр нэг электронуудын ансамблийн дифракцийн загвар ажиглагдсан.

Слайд 11

* А.Тономурагийн нэг электроны интерференцийн туршилт (1989) Хоёр ангарлын аналогийг бий болгохын тулд давхар электрон призмийг ашигласан: 50 КеВ хүртэл хурдассан электронууд нь газардуулсан хоёр хавтангийн хооронд дамжиж, нимгэн утсаар хазайсан. тэдгээрийн хооронд байрлах эерэг потенциал. Бүтээл дэх туршилтын дэлгэрэнгүй мэдээлэл: A. Tonomura et al., Am. J. Phys., Vol. 57, х. 117-120 (1989).

Слайд 12

* А.Тономурын туршилтын үр дүн Цэг бүр нь илрүүлэх дэлгэц рүү электрон орж байгааг илтгэнэ. a) 10 электрон; б) 100 электрон; в) 3000 электрон; d) 20,000 электрон; e) 70,000 электрон.

Слайд 13

* Хоёр ангархайгаар дамжин өнгөрөх нейтроны хөндлөнгийн оролцоо (1991) А.Зейлингер болон хамтран ажиллагчид нейтрон шингээгч материалаар хийсэн хоёр ангархай дээр удаан нейтронуудын интерференц (v = 2 км/с) байгааг ажигласан. Хагархай бүрийн өргөн нь 20 мкм, ангархай хоорондын зай нь 126 мкм байна. Туршилтын дэлгэрэнгүйг Амераас үзнэ үү. J. Физик. 59, х.316 (1991)

Слайд 14

* Хэ атомын интерференцийн туршилт (1991, 1997) Туршилтын дэлгэрэнгүйг: O.Carnal, J.Mlynek, Physical Review Letters, 66, p.2689 (1991) болон Ch.Kurtsiefer, T.Pfau, J. .Mlynek, Байгаль, 386, p.150 (1997).

Слайд 15

Na атомын интерференцийн туршилт (1991) * Интерферометр нь бие биенээсээ 0.6 м зайд байрладаг тус бүр нь 400 нм-ийн хугацаатай гурван дифракцийн тороос бүрдэнэ. Na атомууд v= 1 км/с байх ба энэ нь λ=1.6*10-2 нм-тэй тохирч байна. Атомууд 1-р торонд дифракц хийдэг. Тэг ба эхний эрэмбийн цацрагууд нь хоёр дахь сараалж дээр бууж, эхний ба хасах эхний эрэмбийн дифракцид ордог тул гурав дахь сараалж дээр нийлдэг. Эхний хоёр сараалж нь дэлгэц болгон ашигладаг гурав дахь торны хавтгайд хөндлөнгийн хэв маягийг үүсгэдэг. Туршилтын дэлгэрэнгүйг D.W. Keith et al., Physical Review Letters, 66, p.2693 (1991) -аас үзнэ үү. Өмнөх слайд дээрх линктэй харьцуулна уу!!!Слайд 17 * С60 молекулуудын интерференцийн туршилт (1999) Тэг ба эхний максимум хоорондын зай нь: x = L / d = 31 м Зураг a) оршихуйд C60 молекулуудын тархалтыг харуулав. дифракцийн тор. Сараалж дээрх фуллерений молекулуудын дифракц харагдаж байна. Зураг б) сараалжыг салгах нөхцөл байдалтай тохирч байна. Дифракци байхгүй. Туршилтын дэлгэрэнгүй мэдээллийг: M. Arndt et al., Nature 401, p.680 (1999) дээрээс олж болно.

Жишээ 4.1.(C4).Савангийн хальс нь усны нимгэн давхарга бөгөөд түүний гадаргуу дээр механик тогтвортой байдлыг хангаж, нөлөө үзүүлэхгүй савангийн молекулын давхарга байдаг. оптик шинж чанаруудкинонууд. Савангийн хальсыг дөрвөлжин хүрээ дээр сунгаж, хоёр тал нь хэвтээ, нөгөө хоёр нь босоо байна. Таталцлын нөлөөн дор хальс нь шаантаг хэлбэртэй болсон (зураг харна уу), доод хэсэгт нь зузаан нь дээд хэсгээс илүү байв. Квадратыг 666 нм (агаарт) долгионы урттай лазерын гэрлийн параллель туяагаар гэрэлтүүлэхэд хальсанд перпендикуляр тусах үед гэрлийн нэг хэсэг нь ойж, гадаргуу дээр 20 хэвтээ судлуудаас бүрдэх интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг. . Усны хугарлын илтгэгч -тэй тэнцүү бол шаантагны суурь дахь савангийн хальсны зузаан дээд хэсгийнхээс хэд дахин их байх вэ?

Шийдэл.Кино дээрх судлын тоог түүний доод ба дээд хэсгийн гэрлийн долгионы замын зөрүүгээр тодорхойлно: Δ = Nλ"/2, энд λ"/2 = λ/2n нь хагас долгионы тоо юм. хугарлын илтгэгч бодис n, N нь туузны тоо, шаантагны доод ба дээд хэсэгт хальсны зузааны Δ ялгаа.

Эндээс бид долгионы уртын хоорондын хамаарлыг олж авдаг лазер цацрагагаарт λ ба савангийн хальсны параметрүүд, үүнээс хариулт нь: Δ = Nλ/2n.

Жишээ 4.2.(C5).бүтцийг судлахдаа болор торЗурагт үзүүлсэн шиг ижил хурдтай электрон цацраг нь Оз тэнхлэгийн дагуу болор гадаргууд перпендикуляр чиглэнэ. Кристалтай харилцан үйлчилсний дараа дээд давхаргаас ойсон электронууд орон зайд тархсан тул дифракцийн максимум зарим чиглэлд ажиглагддаг. Ozx онгоцонд ийм нэгдүгээр зэрэглэлийн максимум байдаг. Энэ максимум руу чиглэсэн чиглэл нь Oz тэнхлэгтэй ямар өнцөг үүсгэх вэ кинетик энергиэлектронууд 50 эВ, Окс тэнхлэгийн дагуух атомын торны болор бүтцийн хугацаа 0.215 нм?

Шийдэл.Кинетик энерги Е ба m масстай электроны импульс p нь p =-тэй тэнцүү байна . Де Бройлийн долгионы урт нь импульс λ = = хамааралтай . d үетэй сараалжны эхний дифракцийн максимум нь sin α = нөхцөлийг хангасан α өнцгөөр ажиглагдана.

Хариулт: нүгэл α = ≈ 0.8, α = 53 o.

Жишээ 4.3.(C5).Бодисын мономолекул давхаргын бүтцийг судлахдаа ижил хурдтай электрон цацрагийг судалж буй давхаргад перпендикуляр чиглүүлдэг. Тогтмол тор үүсгэдэг молекулуудын дифракцийн үр дүнд зарим электронууд тодорхой өнцгөөр хазайж, дифракцийн максимум үүсгэдэг. Эхний дифракцийн максимум нь электронуудын анхны чиглэлээс α=50° өнцгийн хазайлттай тохирч, молекулын торны үе 0.215 нм байвал электронууд ямар хурдтайгаар хөдөлдөг вэ?

Шийдэл.Электроны p импульс нь түүний p = mv хурдтай холбоотой. Де Бройлийн долгионы уртыг электрон импульс λ = = тодорхойлно. d үетэй сараалжны эхний дифракцийн максимум нь sin α = = нөхцөлийг хангасан α өнцгөөр ажиглагдана. v = .

Жишээ 4.4. (C5).Фотоэлектрик эффектийн улаан хязгаарт тохирсон долгионы урттай фотон нь агаарыг шахаж, бага хэмжээний устөрөгч оруулсан савны метал хавтангаас (катод) электроныг цохино. Тогтмол цахилгаан орны нөлөөгөөр электрон нь устөрөгчийн атомын иончлох энерги W = 13.6 eV-тэй тэнцэх энергийг хурдасгаж, атомыг ионжуулна. Үүссэн протон нь одоо байгаа цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасч, катодыг цохино. Атомыг ионжуулсан электроны хамгийн их импульс p е-ээс хэд дахин их протоны импульс p m хавтан руу шилжих вэ? Протоны анхны хурдыг тэг гэж үздэг бөгөөд цохилтыг туйлын уян хатан бус гэж үздэг.

Шийдэл.Цахилгаан орон дахь электроны олж авсан энерги E e нь протоны олж авсан энерги E p ба иончлолын энергитэй тэнцүү байна: E e = E p = W. Импульсийн илэрхийлэл:

протон: p p = m n v n эсвэл p p = ;

электрон: p e = m e v e эсвэл p e = ; эндээс .

Жишээ 4.5. (C6).Сансрын хөлгийг хурдасгахын тулд гадаад орон займөн тэдний тойрог замыг засахын тулд нарны далбаа буюу аппаратанд бэхлэгдсэн хөнгөн дэлгэц ашиглахыг санал болгов. том талбайтолин тусгал хийдэг нимгэн хальсаар хийгдсэн нарны гэрэл. Жин сансрын хөлөг(дарвуулт онгоцыг оруулаад) м = 500 кг. Хэрэв далбаа нь 100 м х 100 м хэмжээтэй, 1 м 2 гадаргуу дээр туссан нарны цацрагийн W чадалтай бол дарвуулыг байрлуулснаас хойш 24 цагийн дотор Ангараг гаригийн тойрог замд гарах хурд хэдэн м/с өөрчлөгдөх вэ? перпендикуляр нарны туяа, 1370 Вт дэлхийн ойролцоо байна уу? Ангараг гараг нарнаас дэлхийгээс 1.5 дахин хол байна гэж бодъё.

Шийдэл.Гэрлийн тусгалын үеийн даралтыг тооцоолох томъёо: p = . Даралтын хүч: F = . Нар хүртэлх зайнаас цацрагийн эрчим хүчний хамаарал: ( . Ньютоны хоёр дахь хуулийг хэрэглэх нь: F = m А,Бид хариултыг авна: Δv = .

Д.Эхбергер нар. / Физик. Илч. Летт.

ХБНГУ-ын физикчид долгионы фронт нь цацрагийн хөдөлгөөний чиглэлтэй өнцгөөр тархдаг "налуу" фемтосекундын электрон цацрагийг гаргаж сурсан. Үүний тулд эрдэмтэд нимгэн хөнгөн цагаан толин тусгалаар электрон дамжуулж, тэдгээр дээр терагерц цацраг туяа цацруулж, туяаг сунган эргүүлэв. Нийтлэлд нийтлэгдсэн Физик тойм захидал, энэ талаар товч мэдээлэл хүргэе Физик. Энэ үр дүн нь зарим төрлийн электрон микроскопууд дээр орон зайн болон цаг хугацааны нарийвчлалыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх, жишээлбэл, химийн урвалын явцыг бодит цаг хугацаанд хянах боломжийг олгоно.

Түүхийн хувьд эрдэмтэд жижиг объектуудыг судлахын тулд оптик микроскоп ашигладаг - ийм микроскопуудыг анх 17-р зууны эхээр бүтээсэн бөгөөд биологичид тэдний тусламжтайгаар нээсэн юм. нэг эст организмуудмөн эд эсийн эсийн бүтцийг судалсан. Харамсалтай нь ийм микроскопуудын чадвар нь дифракцийн хязгаараар хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь харагдах гэрлийн долгионы уртаас (400-750 нанометр) хамаагүй бага шинж чанартай объектуудыг шийдвэрлэх боломжийг олгодоггүй. Нөгөөтэйгүүр, микроскопын нарийвчлалыг фотоныг богино долгионы урттай бөөмсөөр солих замаар нэмэгдүүлэх боломжтой - жишээлбэл, харьцангуй электронууд. Энэ нь ангстромын аравны нэг хүртэлх нарийвчлалыг нэмэгдүүлж, бие даасан атом, молекулуудыг харах боломжийг олгоно.

IN сүүлийн үедФизикчид ажиглагдаж буй үйл явцын орон зайн төдийгүй цаг хугацааны шинж чанарыг улам бүр сонирхож байна - жишээлбэл, тэд харахыг хичээдэг. Яажүед атомууд орон зайд эсвэл харилцан химийн урвал. Ийм шинж чанарыг олж авахын тулд электронуудын "шахсан" цацрагийг авах шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийн хөдөлгөөний онцлог хугацаа (жишээлбэл, электронууд дээжээр дамжин өнгөрөх хугацаа) судалж буй процессын онцлог хугацаанаас хэтрэхгүй байна. Дүрмээр бол энэ хугацаа нь хэд хэдэн фемтосекунд (нэг фемтосекунд = 10 -15 секунд) -тэй тэнцүү байна.

Харамсалтай нь цацрагийн доторх электронууд 0-ээс өөр цахилгаан цэнэгтэй бөгөөд бие биенээ түлхэж, цацрагийг цаг хугацаа, орон зайд бүдгэрүүлэхэд хүргэдэг. Үүнээс болж практик дээр "шахсан" цацрагийг удаан хугацаанд олж авах боломжгүй байсан; амжилтын тухай анх 2011 онд Францын туршилтын физикчид мэдээлсэн. Үүнээс гадна, ийм цацрагийг хянахад хэцүү, мөн одоогоорЭлектрон микроскопийн чадвар нь оптик микроскопоос хоцорч байна. Одоогийн байдлаар эрдэмтэд оптик микроскоптой төстэй аргуудыг ашиглан хэт богино электрон цацрагийг хурдасгах, шахах, модуляцлах, салгах боломжтой байсан ч олон практик хэрэглээнд илүү төвөгтэй цацрагийн бүтцийг шаарддаг.

Питер Баумаар ахлуулсан судлаачдын баг фемтосекундын электрон цацрагийн долгионы фронтыг хөдөлж буй чиглэлтэй нь харгалзах "хялбарлах" аргыг бодож олжээ. Ийм "налуу" электрон цацраг нь дээжийн гадаргууд перпендикуляр унах үед түүний дагуу эрчим хүчний "долгион" үр дүнтэй хурдтайгаар хөдөлж эхэлдэг. v = в/tgθ, хаана -тайцацрагийн хурд, θ нь хазайлтын өнцөг; ердийн цацрагт (θ = 0 °) энерги нэгэн зэрэг ялгардаг. Оптик микроскопийн хувьд " хазайсан" цацрагийг олж авах нь маш энгийн - цахилгаан соронзон долгионыг призмээр дамжуулж, тархалтын улмаас өөр өөр давтамжтай гармоникууд өөр өөр өнцгөөр хугарч, хазайсан долгионы фронт үүсгэдэг. Дүрмээр бол ийм цацрагийг дээжийг өдөөхөд ашигладаг. Харамсалтай нь энэ аргыг электрон цацрагт хэрэглэх боломжгүй.

"Налуу" оптик (дээд) ба электрон (доод) цацрагийг авах схем

APS/Alan Stonebraker

Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд металл тугалган цаасаар хийсэн толин тусгалыг ашиглан электрон цацрагийг "хялбарлах" аргыг олж чадсан. Энэ аргын мөн чанар нь нөлөөн дор байдаг цахилгаан орон цахилгаан соронзон долгионцацрагийн электронууд хурдасч, хэлбэр нь өөрчлөгддөг. Мөн онцлог үеэс хойш цахилгаан соронзон чичиргээ(10−12 секунд) нь туяа дамжих онцлог хугацаанаас (10−15 секунд) хамаагүй урт бөгөөд талбайг цаг хугацааны хувьд “хөлдөөсөн” гэж үзэж болох бөгөөд түүний орон зайн хэсгийг “шууд агшин зуурын зураг” гэж тодорхойлж болно. цахилгаан соронзон долгион (зураг дээр энэ хэсгийг суналтын векторын үнэмлэхүй хэмжээг тусгасан синусоидоор дүрсэлсэн).

Хэрэв талбай нь цацрагийн хөдөлгөөний чиглэлд перпендикуляр чиглэгддэг бол түүний урд болон хойд хэсгүүд нь хөдөлгөөнд перпендикуляр эсрэг чиглэлд "татаж", цацрагийг хазайлгана. Хэрвээ талбайг цацрагийн дагуу чиглүүлсэн бол урд болон хойд хэсгүүд нь бие биенийхээ эсрэг "дарагдсан" байна. Хоёр нөлөөг нэгтгэж, шахсан, налуу цацрагийг олж авахын тулд эрдэмтэд электроныг чөлөөтэй дамжуулж, терагерцийн цацрагийг бараг бүрэн тусгадаг нимгэн хөнгөн цагаан тугалган цаасаар хийсэн толь (10 нанометр зузаан) ашигласан. Судлаачид толийг хүссэн өнцгөөр эргүүлснээр долгионы цахилгаан талбайн уртааш болон хөндлөн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хүссэн хэлбэрээр нь эгнүүлэн байрлуулж, электрон цацрагийн долгионы урд хэсгийг хөдөлгөөнийх нь чиглэлтэй харьцуулан эргүүлэх боломжийг бүрдүүлжээ. Цахилгаан соронзон цацрагийн давтамж 0.3 терагерц, электронуудын кинетик энерги нь 70 килоэлектронволт хүрсэн нь гэрлийн хурдны 0.5 орчим ширхэгийн хурдтай тэнцэж байна.

Хөндлөн (зүүн) ба уртын (баруун) цахилгаан талбайн нөлөөн дор цацрагийн хэлбэрийг гажуудуулах.

APS/Alan Stonebraker

Үүний үр дүнд эрдэмтэд θ = 10 градус хүртэл налуу өнцөгтэй цацрагийг олж авах боломжтой болсон (илүү том утгын хувьд цацраг нь хэтэрхий бүдэгэрсэн). Туршилтын үр дүн нь онолтой сайн тохирч байсан. Ийм цацрагийн долгионы урт нь оптик "налуу" цацрагийн долгионы уртаас нэг зуун сая дахин богино бөгөөд энэ нь судалж буй объектын нарийвчлалыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад цацраг дахь электронууд бараг бие даасан байдлаар ажилладаг: тэдгээрийн орон зайн 2016 оны 7-р сард физикч Андрей Рябов, Петр Баум (гурван хамтран зохиогчийн хоёр нь) шинэ ажил) фемтосекундын электрон цацрагт суурилсан, хэт хурдан чичиргээг харах боломжийг олгодог шинэ микроскопийн техник цахилгаан соронзон орон. 2017 оны 9-р сард Швейцарийн судлаачид дамжуулагч электрон микроскоп ашиглан нанообъектуудын гурван хэмжээст дүрсийг авах аргыг практикт нэвтрүүлсэн; Үүнийг хийхийн тулд эрдэмтэд соронзон линзийг төвлөрүүлэх системийг ашиглан электрон цацрагийг нарийн конус болгон "шахсан". Мөн 2018 оны долдугаар сард Америкийн физикчиддамжуулах электрон микроскоп ашиглан олж авсан зургийн 0.039 нанометрийн нарийвчлалтай. Үүнийг хийхийн тулд эрдэмтэд птихографийн техникийг ашигласан, өөрөөр хэлбэл тэд зургийг ашиглан дахин бүтээжээ их тооянз бүрийн буудлагын параметрийн дагуу олж авсан дифракцийн спектрүүд.

Дмитрий Трунин