Física moderna
Paquet d'ona d'electró lent
Una K baixa dóna una longitud d'ona de De Broglie llarga al banc d'escala λ.
Paquet d'ona d'electró lent — simulació interactiva de Física moderna. Una K baixa dóna una longitud d'ona de De Broglie llarga al banc d'escala λ. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Electrons de longitud d'ona llarga
Una K baixa dóna una longitud d'ona de De Broglie llarga al banc d'escala λ.
Una energia cinètica baixa significa poca quantitat de moviment i longitud d'ona de De Broglie llarga, de manera que la difracció i la interferència dominen sobre les trajectòries de partícula. Aquest predefinit fa servir electrons lents perquè λ sigui gran al banc i el comportament ondulatori sigui evident.
- λ = h/p
- K baixa → λ llarga
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Un electró lent té una longitud d'ona de De Broglie més llarga que un de ràpid. Vol dir això que la naturalesa ondulatòria d'un electró lent és més fàcil o més difícil d'observar experimentalment?
Prediccions a valorar
- Més difícil d'observar per a electrons lents.
- Més fàcil: una longitud d'ona més llarga (comparable als espaiaments atòmics o mides d'escletxa) fa els efectes de difracció i interferència més marcats i detectables.
- Els efectes ondulatoris no depenen de la longitud d'ona de l'electró.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Energia cinètica K (eV)
El que tu mesures:
- Longitud d'ona de De Broglie λ (pm)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Electrons de baixa energia» i prem Restableix. Aquests electrons es mouen molt més a poc a poc que a l'experiment «Ones de matèria de De Broglie».
- Activa la lectura de longitud d'ona de De Broglie.
- Defineix l'energia cinètica (baixa) de l'electró per a cada prova i enregistra la seva longitud d'ona de De Broglie.
Equació governant
Longitud d'ona de De Broglie a baixa energia — λ = h/p
Com que λ = h/√(2mK), baixar l'energia cinètica d'un electró n'augmenta la longitud d'ona de De Broglie: les partícules lentes i «fredes» tenen el comportament ondulatori més pronunciat i fàcil d'observar.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula λ = h/√(2m_eK) amb K en la gamma de 5-20 eV. Compara-ho amb la taula: fixa't que aquestes longituds d'ona (centenars de pm) són més llargues que les de l'experiment «Ones de matèria de De Broglie» de més energia.
- Explica per què baixar l'energia cinètica (baixar la quantitat de moviment) sempre augmenta la longitud d'ona de De Broglie, amb λ = h/p.
On apareix això més enllà del laboratori
- L'experiment de Davisson-Germer de 1927 va dispersar electrons lents (energies semblants a aquest experiment, desenes d'eV) contra un cristall de níquel i va observar un patró de difracció que coincideix exactament amb la longitud d'ona de De Broglie predita: la primera confirmació experimental directa de les ones de matèria. Explica per què els electrons lents (amb longituds d'ona comparables a l'espaiament atòmic d'un cristall) eren l'elecció correcta per a aquest experiment.
- Tècniques com el refredament làser poden alentir àtoms fins a energies cinètiques extremadament baixes, donant-los longituds d'ona de De Broglie prou grans per observar efectes ondulatoris quàntics espectaculars (com els condensats de Bose-Einstein). Explica el principi general que connecta «més fred» amb «més ondulatori».
- 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
- Benvingut a Ona d'electró lent
- Selecciona el electró
- Prem Reprodueix
- λ llarga a energia baixa
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →