Електронна интерференция от двоен процеп

1 · Предскажи

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?

• 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.

2 · Постановка

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.

3 · Събери данни

Чертай разстоянието между ивиците y (ос y) спрямо дължината на вълната λ (ос x) за трите си опита. Права ли е линията през началото?

4 · Анализирай

1. 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.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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“.
2. 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?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат