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Volume 35: Pages 313-319, 2022
Double-slit interference and single-slit diffraction experiments on electrons
Huawang Lia)
Unit H 5/F Liyuan Mansion, No. 16 Mingze Street Zhongshan Dist., Dalian 116001, Liaoning Province, China
De Broglie proposed the matter wave in 1924. The de Broglie wave is neither a mechanical wave nor an electromagnetic wave and has a very short wavelength. The Davisson- Germer electron diffraction experiment performed in 1925 involved bombarding the surface of a nickel crystal with a narrow beam of electrons. When the accelerating voltage V was maintained at 54V, the wavelength of the incident electron was λ = √2meV = 0.167 nm [Y. S. Chen and Z. Z. Li, College Physics (Tianjin University, Tianjin, 1999)] demonstrating the existence of the matter wave. We introduce a type of electron wave with a very long wavelength in this study that is different from the matter wave. For example, the wavelength of the electron wave can reach 0.43mm in the double-slit interference of electrons. Experiments demonstrate that this long-wavelength electron wave can produce both double-slit interference and electron diffraction. A comparative analysis of matter and electron waves reveals the physical natures of these waves and wave–particle duality.
De Broglie a proposé l'onde de matière en 1924. L'onde de Broglie n'est ni une onde mécanique ni une onde électromagnétique (EM) et a une longueur d'onde très courte. L'expérience de diffraction d'électrons de Davisson-Germer, réalisée en 1925, consistait à bombarder la surface d'un cristal de nickel avec un faisceau étroit d'électrons. Lorsque la tension accélératrice V était maintenue à 54 V, la longueur d'onde de l'électron incident était λ=h/√2meV = 0,167 nm, [Y. S. Chen, Z. Z. Li, College Physics, Tianjin University, Tianjin, 1999] démontrant l'existence de l'onde de matière. Nous introduisons dans cette étude un type d'onde électronique de très grande longueur d'onde qui est différente de l'onde de matière. Par exemple, la longueur d'onde de l'onde électronique peut atteindre 0,43 mm dans l'interférence à double fente des électrons. Des expériences démontrent que cette onde électronique à grande longueur d'onde peut produire à la fois une interférence à double fente et une diffraction électronique. Une analyse comparative des ondes de matière et d'électrons révèle la nature physique de ces ondes et la dualité onde-particule.
Key words: Double-Slit Electron Interference; Electron Diffraction; Wave-Particle Duality.
Received: February 28, 2022; Accepted: July 30, 2022; Published Online: September 3, 2022
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