Съвременна физика

Електронен двоен процеп

Превключи в режим двоен процеп — ивичките се мащабират с λ и разстоянието между процепите.

Електронен двоен процеп — интерактивна симулация Съвременна физика. Превключи в режим двоен процеп — ивичките се мащабират с λ и разстоянието между процепите. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Интерференция на вълните на материята

Превключи в режим двоен процеп — ивичките се мащабират с λ и разстоянието между процепите.

Електрони през два процепа произвеждат интерференция като фотоните, но дължините на вълните на дьо Бройл за киловолтови електрони са пикометри — картините са фини. Настройката преувеличава дължината на вълната в класен мащаб, така че разстоянието между ивичките Δy = λL/d е видимо, когато разстоянието между процепите или енергията се променят.

• Δy = λL/d
• Корпускулярно-вълнов дуализъм

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Електрони, изстрелвани един по един през два тесни процепа, изграждат интерференчна картина на екран, точно като светлинните вълни. Произвежда ли по-бърз електрон (по-къса дължина на вълната на дьо Бройл) по-широки или по-тесни интерференчни ивици?

Предсказвания за преценка

• По-тесни ивици — разстоянието между ивиците е пропорционално на дължината на вълната, а по-бързите електрони имат по-къси вълни.
• По-широки ивици за по-бързи електрони.
• Разстоянието между ивиците не зависи от скоростта на електрона.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Кинетична енергия K (eV)

Какво измерваш:

• Дължина на вълната на дьо Бройл λ (pm)
• Разстояние между ивиците y (cm)

Как протича изследването

1. Отвори настройката електронен двоен процеп и натисни Нулирай. Разстояние между процепите = 100 nm, разстояние до екрана = 50 cm.
2. Включи показанията за дължина на вълната на дьо Бройл и разстояние между ивиците.
3. Задай кинетичната енергия на електрона за всеки опит и запиши разстоянието между интерференчните ивици на екрана.

Управляващо уравнение

Разстояние между електронните интерференчни ивици — λ = h/p

Както със светлината, два кохерентни вълнови източника, разделени с разстояние d, произвеждат интерференчни ивици с разстояние y = λL/d на екран на разстояние L. За електрони λ е дължината на вълната на дьо Бройл h/√(2mK), така че по-бързите електрони дават по-плътно разположени ивици.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли λ = h/√(2m_eK), после разстоянието между ивиците y = λL/d с разстояние до екрана L = 50 cm и разстояние между процепите d = 100 nm. Сравни и двете с таблицата.
• Обясни защо това е точно същата формула за ивици от двоен процеп, ползвана за светлината — щом приемеш, че електроните имат дължина на вълната, тяхната интерференчна картина подчинява се на идентична вълнова математика.

Къде това се появява извън лабораторията

• Забележително, тази интерференчна картина се изгражда дори когато електроните минават през уреда един по един, с дълги паузи между тях. Обясни защо това изключва идеята, че електроните просто интерферират ЕДИН С ДРУГ, и вместо това подсказва, че всеки електрон някак си „интерферира със самия себе си“.
• Ако настроиш детектор, който да определя през кой процеп всъщност минава всеки електрон, интерференчната картина изчезва — получаваш две прости ленти вместо нея. Защо „измерването кой път“ би унищожило фундаментално вълновата интерференция?

• AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
• IB Physics — E.2 Quantum physics
• General High School Physics — Modern physics intro
• NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light

1. Добре дошъл при електронния двоен процеп
2. Избери електрона
3. Натисни Пусни
4. Светли и тъмни ивици
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Вълни на материята на дьо Бройл