डेविसन और जर्मर के प्रयोग की विधि और उसके परिणामों की व्याख्या कीजिए।

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(N/A) डेविसन और जर्मर के प्रयोग में,प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता को मापने के लिए डिटेक्टर को एक वृत्ताकार पैमाने पर अलग-अलग स्थितियों में घुमाया जाता है।
आपतित किरण और प्रकीर्णित किरण के बीच के कोण को प्रकीर्णन कोण $(\theta)$ कहा जाता है।
विभिन्न त्वरक वोल्टेज $(V)$ और विभिन्न प्रकीर्णन कोणों $(\theta)$ के लिए प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉन बीम की तीव्रता मापी जाती है।
यह प्रयोग $44 \ V$ से $68 \ V$ तक के त्वरक वोल्टेज को बदलकर किया गया था।
यह देखा गया कि $54 \ V$ के त्वरक वोल्टेज और $\theta = 50^{\circ}$ के प्रकीर्णन कोण पर प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता $(I)$ में एक मजबूत शिखर (पीक) दिखाई देता है। यह दर्शाता है कि इस बिंदु पर प्रकीर्णित इलेक्ट्रॉनों की संख्या अधिकतम है।
मान लीजिए कि स्थिर इलेक्ट्रॉनों को $V$ वोल्टेज द्वारा त्वरित किया जाता है। उनकी गतिज ऊर्जा है,
$K = eV$
$\therefore \frac{1}{2}mv^2 = eV$
$\therefore \frac{1}{2} \frac{m^2v^2}{m} = eV$
$\therefore \frac{p^2}{2m} = eV$ (जहाँ $p = mv$ संवेग है)
$\therefore p = \sqrt{2meV}$
द्रव्य तरंग (डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य) की तरंगदैर्ध्य:
$\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{\sqrt{2meV}}$
प्लांक नियतांक $(h)$,द्रव्यमान $(m)$ और आवेश $(e)$ के मान रखने पर,
$\lambda = \frac{1.227}{\sqrt{V}} \text{ nm}$

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कौन सी घटना इस सिद्धांत का सबसे अच्छा समर्थन करती है कि पदार्थ की प्रकृति तरंग जैसी होती है?

इलेक्ट्रॉन की तरंग प्रकृति यह बताती है कि वे विवर्तन प्रभाव उत्पन्न करेंगे। डेविसन और जर्मर ने क्रिस्टल से इलेक्ट्रॉनों का विवर्तन करके इसे प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध किया। क्रिस्टल से विवर्तन का नियम क्रिस्टल में परमाणुओं के तलों से परावर्तित इलेक्ट्रॉन तरंगों के रचनात्मक व्यतिकरण से प्राप्त होता है। जब इलेक्ट्रॉन क्रिस्टल तल पर अभिलंब के साथ $i$ कोण पर आपतित होते हैं और तलों के बीच की दूरी $d$ है,तो यदि एक तीक्ष्ण विवर्तन पीक प्राप्त होता है,तो इलेक्ट्रॉनों की डी-ब्रोग्ली तरंगदैर्ध्य की गणना करने के लिए निम्नलिखित में से किस समीकरण का उपयोग किया जा सकता है?

डेविसन-जर्मर प्रयोग,जिसने पहली बार पदार्थ की तरंग प्रकृति को प्रदर्शित किया था,में $54 \ V$ पर त्वरित इलेक्ट्रॉनों का उपयोग किया गया था। डेविसन-जर्मर प्रयोग में इलेक्ट्रॉनों की तरंगदैर्ध्य $\mathring{A}$ में ज्ञात कीजिए।

इलेक्ट्रॉन का तरंग गुण यह दर्शाता है कि वे विवर्तन प्रभाव प्रदर्शित करेंगे। डेविसन और जर्मर ने क्रिस्टल से इलेक्ट्रॉनों का विवर्तन करके इसे प्रदर्शित किया। क्रिस्टल से विवर्तन को नियंत्रित करने वाला नियम इस शर्त से प्राप्त होता है कि क्रिस्टल में परमाणुओं के तलों से परावर्तित इलेक्ट्रॉन तरंगें संपोषी व्यतिकरण करती हैं (चित्र देखें)।
$V$ विभव द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉनों का एक क्रिस्टल से विवर्तन होता है। यदि $d = 1\; \text{\AA}$ और $i = 30^{\circ}$ है, तो $V$ लगभग ....... $V$ होना चाहिए।
$(h = 6.6 \times 10^{-34}\; J-s, m = 9.1 \times 10^{-31}\; kg, e = 1.6 \times 10^{-19}\; C)$

नीचे दो कथन दिए गए हैं:-
कथन $I$: डेविसन-जर्मर प्रयोग इलेक्ट्रॉनों की तरंग प्रकृति को स्थापित करता है।
कथन $II$: यदि इलेक्ट्रॉनों में तरंग प्रकृति है,तो वे व्यतिकरण (interference) कर सकते हैं और विवर्तन (diffraction) दिखा सकते हैं।
उपरोक्त कथनों के आलोक में नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

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