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<!DOCTYPE html>

<title>Davisson-Germer-Experiment</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Davisson-Germer-Experiment</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Das <b>Davisson-Germer-Experiment</b> wurde 1927 von <a href="Clinton_Davisson" title="Clinton Davisson">Clinton Davisson</a> und seinem damaligen Assistenten <a href="Lester_Germer" class="mw-redirect" title="Lester Germer">Lester Germer</a> an den <a href="Bell_Labs" class="mw-redirect" title="Bell Labs">Bell Laboratories</a> durchgeführt. Es war der erste experimentelle Nachweis von <a href="Interferenz_(Physik)" title="Interferenz (Physik)">Interferenzerscheinungen</a> bei materiellen Teilchen. Damit wurde die von <a href="Louis_de_Broglie" title="Louis de Broglie">Louis de Broglie</a> 1924 formulierte <a href="Hypothese" title="Hypothese">Hypothese</a> der <a href="Materiewelle" title="Materiewelle">Materiewellen</a> bestätigt.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> 1937 wurde Davisson für dieses Experiment mit dem <a href="Nobelpreis_f%C3%BCr_Physik" title="Nobelpreis für Physik">Nobelpreis für Physik</a> ausgezeichnet.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Experiment">Experiment</h2></div>

<p>Der Versuchsaufbau besteht im Wesentlichen aus einer <a href="Elektronenquelle" class="mw-redirect" title="Elektronenquelle">Elektronenquelle</a>, einem Metall mit monokristalliner Oberfläche und einem <a href="Faraday-Becher" title="Faraday-Becher">Faraday-Becher</a> in einer Vakuumkammer. Die <a href="Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> treffen mit einer Geschwindigkeit, die über eine <a href="Beschleunigungsspannung" title="Beschleunigungsspannung">Beschleunigungsspannung</a> geregelt werden kann, auf die Metalloberfläche und werden unter verschiedenen <a href="Streuwinkel" class="mw-redirect" title="Streuwinkel">Streuwinkeln</a> <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \theta }">

</mstyle>

</mrow>

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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6e5ab2664b422d53eb0c7df3b87e1360d75ad9af.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.09ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \theta }" loading="lazy"></span> <a href="Streuung_(Physik)" title="Streuung (Physik)">gestreut</a>. Mithilfe des Faraday-Bechers wird die <a href="Intensit%C3%A4t_(Physik)" title="Intensität (Physik)">Intensität</a> der gestreuten Elektronen in Abhängigkeit von <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \theta }">

</mstyle>

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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6e5ab2664b422d53eb0c7df3b87e1360d75ad9af.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.09ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \theta }" loading="lazy"></span> gemessen, wobei durch ein elektrisches Gegenfeld sichergestellt wurde, dass nur elastisch gestreute Elektronen detektiert wurden. Im Originalexperiment von 1927 wurde ein geschliffener <a href="Nickel" title="Nickel">Nickelkristall</a> verwendet, und der Elektronenstrahl war senkrecht zur Kristalloberfläche ausgerichtet.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Beobachtung">Beobachtung</h3></div>

<p>Klassisch würde man erwarten, dass die Intensität der gestreuten Elektronen bei allen Streuwinkeln dieselbe ist – wie z. B. beim Stoß harter Kugeln –, oder nur schwach vom Winkel abhängt. Im Davisson-Germer-Experiment zeigte sich jedoch ein <a href="Interferenzmuster" class="mw-redirect" title="Interferenzmuster">Interferenzmuster</a> mit deutlichen Maxima und Minima bei bestimmten Winkeln. Unter bestimmten Bedingungen verhalten sich Elektronen also wie <a href="Welle" title="Welle">Wellen</a>. Die Lage der Maxima entspricht genau der <a href="Bragg-Gleichung" title="Bragg-Gleichung">Bragg-Gleichung</a>, die 1912 von <a href="William_Lawrence_Bragg" title="William Lawrence Bragg">William Lawrence Bragg</a> für die <a href="Beugung_(Physik)" title="Beugung (Physik)">Beugung</a> von <a href="R%C3%B6ntgenstrahlung" title="Röntgenstrahlung">Röntgenstrahlung</a> an Kristallen aufgestellt wurde. Den Elektronen muss dabei die von de Broglie vorgeschlagene Materiewelle zugeschrieben werden, deren Wellenlänge die im Innern des Kristalls vergrößerte kinetische Energie der Elektronen berücksichtigt.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Historisches">Historisches</h2></div>

<p>Davisson und Germer hatten Andeutungen einer Interferenz zufällig schon 1925 beobachtet, nachdem versehentlich Luft in die Versuchsvorrichtung eingedrungen war und der Nickelkristall danach zum Entfernen der entstandenen Oxidschicht erhitzt worden war. Dabei hatten sich an der Kristalloberfläche monokristalline Strukturen gebildet, in der Ausdehnung vergleichbar zu der des Elektronenstrahls.<sup id="cite_ref-Tipler_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-Tipler-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Im Jahr 1924 stellte Louis de Broglie die Hypothese auf, dass Materie Eigenschaften aufweist, die denen einer Welle entsprechen. Eine der Folgerungen ist, dass es bei Teilchen zu Interferenz kommen kann. <a href="Walter_Elsasser" title="Walter Elsasser">Walter Elsasser</a> schlug 1925 vor, die Welleneigenschaft langsamer Elektronen durch Streuung an Einkristallen zu belegen. Weder die Arbeiten von de Broglie noch Elsassers Vorschlag waren Davisson und Germer zu Beginn ihres Experiments bekannt.<sup id="cite_ref-Tipler_4-1" class="reference"><a href="#cite_note-Tipler-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Die Wellenlänge von Elektronen ist sehr klein, weswegen Objekte, an denen deutliche Beugungsphänomene auftreten können, auch sehr klein sein müssen. Bis zur Beugung am <a href="Doppelspalt" class="mw-redirect" title="Doppelspalt">Doppelspalt</a> sollte es daher noch fast 40 Jahre dauern: erst 1959 gelang <a href="Claus_J%C3%B6nsson" title="Claus Jönsson">Claus Jönsson</a> an der <a href="Eberhard_Karls_Universit%C3%A4t_T%C3%BCbingen" title="Eberhard Karls Universität Tübingen">Universität Tübingen</a> ein entsprechendes Experiment.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Davisson, C. and Germer, L. H.: <cite style="font-style:italic">Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Phys. Rev.</cite> <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>30</span>, 1927, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>705–740</span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Davisson-Germer-Experiment&rft.atitle=Diffraction+of+Electrons+by+a+Crystal+of+Nickel&rft.au=Davisson%2C+C.+and+Germer%2C+L.+H.&rft.btitle=Phys.+Rev.&rft.date=1927&rft.genre=book&rft.pages=705-740&rft.volume=30" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1937/summary/">Informationen</a> der <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelstiftung</a> zur Preisverleihung 1937 an Clinton Joseph Davisson (englisch)</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">H. Bethe: <cite style="font-style:italic">Theorie der Beugung von Elektronen an Kristallen</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Annalen der Physik</cite>. 392. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>17</span>, 1928, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>55–129</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/andp.19283921704">10.1002/andp.19283921704</a></span>, <a href="Bibcode" title="Bibcode">bibcode</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1928AnP...392...55B">1928AnP...392...55B</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.19283921704">wiley.com</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Davisson-Germer-Experiment&rft.atitle=Theorie+der+Beugung+von+Elektronen+an+Kristallen&rft.au=H.%26%2332%3BBethe&rft.date=1928&rft.doi=10.1002%2Fandp.19283921704&rft.genre=journal&rft.issue=17&rft.jtitle=Annalen+der+Physik&rft.pages=55-129&rft.volume=392.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-Tipler-4"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-Tipler_4-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-Tipler_4-1">b</a></sup></span> <span class="reference-text"><span class="book">Paul Allen Tipler, Ralph A. Llewellyn: <cite style="font-style:italic">Moderne Physik</cite>. Oldenbourg Verlag, 2009, ISBN 978-3-486-58275-8, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>242–</span> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=JtzjB56JAdMC&pg=PA242&hl=de">google.de</a> [abgerufen am 14. April 2013]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Davisson-Germer-Experiment&rft.au=Paul+Allen+Tipler%2C+Ralph+A.+Llewellyn&rft.btitle=Moderne+Physik&rft.date=2009-11&rft.genre=book&rft.isbn=9783486582758&rft.pages=242-&rft.pub=Oldenbourg+Verlag" style="display:none"> </span></span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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