Вълни на материята на дьо Бройл: дължината на вълната на електрон

1 · Предскажи

Луи дьо Бройл предложи, че частици като електроните също имат дължина на вълната, не само светлината. По-бърз (по-високоенергиен) електрон има ли по-дълга или по-къса дължина на вълната на дьо Бройл?

• По-дълга вълна за по-бързи електрони.
• Дължината на вълната не зависи от кинетичната енергия.
• По-къса — по-висока кинетична енергия значи по-висок импулс, а дължината на вълната е обратно пропорционална на импулса.

2 · Постановка

1. Отвори настройката електрон на дьо Бройл и натисни Нулирай.
2. Включи показанието за дължина на вълната на дьо Бройл.
3. Задай кинетичната енергия на електрона за всеки опит и запиши дължината му на вълната на дьо Бройл.

3 · Събери данни

Чертай дължината на вълната λ (ос y) спрямо 1/√K (ос x) за трите си опита. Права ли е линията през началото?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли λ = h/√(2m_eK) с h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (превръщайки K от eV в джаули). Сравни с таблицата.
2. Обясни, с λ = h/p и p = √(2m_eK), защо по-висока кинетична енергия (а оттам и по-висок импулс) произвежда ПО-КЪСА вълна — обратната връзка от E = hc/λ за фотон.

5 · Надгради

1. Електронните микроскопи използват миниатюрната дължина на вълна на дьо Бройл на електрона (много по-къса от видимата светлина), за да различават детайли, далеч по-дребни от това, което оптически микроскоп би могъл. Обясни защо ползването на по-енергийни електрони (по-къса вълна) обикновено подобрява разделителната способност на електронния микроскоп.
2. Хвърлено топка за бейзбол също има дължина на вълната на дьо Бройл, но далеч твърде малка, за да се забележи. С λ = h/p и типичен импулс на бейзболна топка обясни защо ефектите на вълните на материята се наблюдават само за изключително леки частици като електроните.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат