電子繞射

電子繞射，是指電子在通過某些障礙物時發生繞射的現象。因為波粒二象性的存在，電子也可被當做是波，從而也能產生繞射現象。電子的波長滿足德布羅意波長公式：

$\lambda ={\frac {h}{p}}$

h表示普朗克常數，p表示動量。由於電子的動量較光子大得多，因而其波長也短得多。所以想使電子發生繞射時就需要更微小的障礙物，實驗上一般是採用晶體。另外，正是由於電子比光子更難發生繞射，電子顯微鏡的解像度比光學顯微鏡的更高。

當電子波穿過晶體的時候，被晶體中的原子散射，散射的電子波互相之間干涉所產生的現象就是電子繞射。晶體中每個原子均會對電子進行散射，使得波長和方向發生變化。並且部分電子會與晶體中的原子發生能量交換作用，若電子波長發生變化，則稱為非彈性散射；若沒有波長變化，則稱為彈性散射。

電子繞射的圖像一般是該圖像呈現規則的斑點，繞射圖像是由同心圓組成的。多晶的是一系列規則的同心圓，而非晶的是由分散的同心圓組成的。

電子繞射是最經常用於固體物理和化學研究固體的晶體結構。實驗通常是在透無線電子顯微鏡（TEM）或掃描電子顯微鏡（SEM），為電子背散射繞射進行。電子繞射用來做物相鑑定、測定原子位置等。與X射線相比，電子更容易被物體吸收，所以更加精確，適合於研究微薄膜、小晶體。

電子繞射的歷史

克林頓·戴維森（左邊）和雷斯特·革末（右邊），1927 年。戴維森手中拿着電子繞射實驗。

在1924年提出的德布羅意猜想，預計粒子也應該表現為波。1927年，貝爾實驗室的克林頓·戴維森（Clinton Joseph Davisson）和雷斯特·革末( Lester Halbert Germer)在觀察鎳單晶表面對能量為100電子伏的電子束進行散射時,發現了散射束強度隨空間分佈具有不連續性，實質上就是電子的繞射現象。幾乎與此同時，喬治·湯姆生(George Paget Thomson)用能量為2萬電子伏特的電子束穿過多晶薄膜做實驗時,也觀察到繞射現象。電子繞射的發現證實了德布羅意提出的電子具有波動性的理論。

電子繞射裝置

傳統的電子繞射裝置，從陰極發出的電子被加速後經過陽極的光柵孔和透鏡到達試樣上，被試樣繞射後在熒光屏上形成電子繞射圖樣。由於物質（包括空氣）能夠吸收電子，故該實驗需要置於真空中進行。若電子的加速電壓為數萬伏至十萬伏，這種稱為高能電子繞射。若電子加速電壓為數千甚至數十伏，這種裝置稱低能電子繞射裝置。