戴维逊(Cliton Joseph Davisson, 1881-1958)和汤姆逊(George Paget Thomson, 1892-1975)因实验发现晶体对电子的衍射,共同分享了1937年度诺贝尔物理学奖。

    

戴维逊(右图)和他的同事革末的实验是用镍的立方晶体做的。他们不用立方晶体的表面作为电子的入射面,而是对称地切去立方晶体的一个角后形成一个三角形平面,用它作为电子的入射面。让一束电子以预先确定的速度正对着这个入射面射来,而晶体本身则以入射电子束为轴转动,这样便可以测量晶面前方任何方向上的弹性散射的强度。因为晶体中的原子间距已由X射线实验测定,所以根据衍射电子束的角度和晶体常数便可以计算出电子的物质波波长。实验发现,从衍射数据中求得的波长与从德布罗意关系式 l=h/p计算出的波长相一致。

戴维逊使用的电子束的速度较低,相当于电子通过50到600伏特电压所获得的速度。汤姆逊(左图)使用快速电子(相当于通过1000到8000伏特电压获得其速度的电子)也独立地做了电子衍射实验,同样证明了德布罗意关系式。他用非常薄的金、铂和铝片做实验。让电子垂直地照射到薄膜上,然后用照相底片把衍射图样拍摄下来。衍射图样是一系列的同心圆。根据这些衍射圆环的直径,便可计算出入射电子的物质波波长,实验结果与德布罗意关系式给出的完全一致。

电子衍射的发现证实了德布罗意提出的物质波假设,构成了量子力学的实验基础。另外,电子衍射的实验方法也为研究物质结构提供了一种新工具。