$E = \frac{1}{2}mv^2 = \frac{p^2}{2m}$ より:
$E = p^2/(2m)$ の関係は電子に限らず全ての粒子で成立。$p = \sqrt{2mE}$。
ド・ブロイの関係式より:
$$\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{\sqrt{2mE}}$$ド・ブロイ波長 $\lambda = h/p = h/\sqrt{2mE}$。エネルギーが大きいほど波長は短い。
$\theta = \theta_0$ で初めて極大($n = 1$)なので:
$$2d\sin\theta_0 = \lambda = \frac{h}{\sqrt{2mE}}$$$E$ について解くと:
$$\sqrt{2mE} = \frac{h}{2d\sin\theta_0}$$ $$2mE = \frac{h^2}{4d^2\sin^2\theta_0}$$ $$E = \frac{h^2}{8md^2\sin^2\theta_0}$$外力の合力がゼロ(または衝突時間が極めて短く外力の力積が無視できる)のとき、系全体の運動量は保存されます。
加速電圧 $V = 150$ V で加速された電子のド・ブロイ波長は
$$\lambda = \frac{h}{\sqrt{2m_e eV}} = \frac{6.63 \times 10^{-34}}{\sqrt{2 \times 9.1 \times 10^{-31} \times 1.6 \times 10^{-19} \times 150}}$$ $$\lambda \fallingdotseq 1.00 \times 10^{-10} \text{ m}$$結晶面間隔 $d = 2.0 \times 10^{-10}$ m の結晶にこの電子線を入射させると、ブラッグの条件 $2d\sin\theta = n\lambda$ から($n=1$)
$$\sin\theta = \frac{\lambda}{2d} = \frac{1.00 \times 10^{-10}}{2 \times 2.0 \times 10^{-10}} = 0.25, \quad \theta \fallingdotseq 14.5°$$電子線は波動性を示し、X線と同様に結晶で回折を起こします。
ブラッグの条件 + ド・ブロイの式を組み合わせて解く。回折実験から電子の波長→運動量→エネルギーが決まる。