Sumário
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Salvando leitura…
Um máximo célebre tornou a previsão calculável diante dos olhos

Cinquenta e quatro volts

Davisson e Germer veem elétrons difratarem

Lia ajustou a fonte para 54 volts. O coletor percorreu o arco e a curva cresceu num máximo pronunciado numa direção particular do cristal. A demonstração didática mais conhecida do experimento usa esse feixe para comparar duas réguas: o comprimento de onda calculado pelo momento e o inferido pela geometria cristalina.

Um elétron não relativístico acelerado por 54 volts tem comprimento de onda de de Broglie próximo de 0,167 nanômetro. A separação e a orientação dos planos relevantes do níquel produzem, numa leitura simplificada pela lei de Bragg, um valor da mesma ordem e em estreita concordância. O pico não aparecia onde uma colisão difusa qualquer mandaria; aparecia onde fases de uma onda com aquela escala poderiam somar-se.

Tomás advertiu que a famosa conta de uma linha é uma reconstrução pedagógica, não o relatório completo. A geometria de reflexão na superfície, o índice do plano, a convenção do ângulo e o potencial médio dentro do cristal exigem cuidado. Os próprios dados de 1927 incluíam muitos feixes, máximos ausentes, efeitos de gás e diferenças em relação à posição ingênua de feixes de raios X equivalentes.

O argumento robusto não dependia de fazer um único ângulo encaixar por arredondamento. Davisson e Germer observaram dezenas de conjuntos de feixes abaixo de 370 volts. No relato retrospectivo, Davisson destacou que dezenove podiam testar a relação entre comprimento de onda e momento e concordavam com λ=h/p dentro da precisão das medidas.

Lia variou a voltagem. O máximo brilhou, enfraqueceu e reapareceu em outra direção. Esse deslocamento era mais eloquente que o número 54 isolado. Se a intensidade fosse causada apenas por uma imperfeição fixa do aparelho, não deveria seguir a mudança de comprimento de onda prevista quando o momento do elétron mudava.

Também não bastava chamar qualquer saliência de pico. Era preciso medir fundo, largura, reprodutibilidade, azimute e condição da superfície. Alguns feixes surgiam com gás adsorvido e desapareciam após desgaseificação; outros se fortaleciam no cristal limpo. A superfície participava da difração e precisava ser tratada como parte da amostra, não como embalagem neutra.

A marca de 54 volts permaneceu no visor, agora cercada por uma família de curvas. Lia entendeu por que ícones históricos podem enganar: comprimem um programa experimental num instante bonito. O instante era real e útil, mas a evidência estava na rede de relações que sobrevivia ao movimento de cada controle.

Fontes desta página

  1. Clinton J. Davisson e Lester H. Germer (1927). Diffraction of Electrons by a Crystal of Nickel.Physical Review, 30, 705–740. Relato sistemático de feixes difratados em função da energia, direção e condição da superfície, com comprimentos de onda compatíveis com h/p.
  2. Clinton J. Davisson (1937). The Discovery of Electron Waves.Nobel Lecture, NobelPrize.org. Relato retrospectivo do próprio Davisson sobre o papel do acaso, a busca iniciada em 1926 e a verificação experimental de λ=h/p.
  3. Clinton J. Davisson e Lester H. Germer (1927). Reflection of Electrons by a Crystal of Nickel.Proceedings of the National Academy of Sciences, 13(6), 460–462. Apresenta a interpretação ondulatória da reflexão seletiva de elétrons por planos cristalinos do níquel.