Interferència de doble escletxa electrònica
1 · Prediu
Els electrons disparats d'un en un per dues escletxes estretes construeixen un patró d'interferència en una pantalla, igual que les ones de llum. Produeix un electró més ràpid (longitud d'ona de De Broglie més curta) franges d'interferència més amples o més estretes?
- Més estretes: la separació de franges és proporcional a la longitud d'ona, i els electrons més ràpids tenen longituds d'ona més curtes.
- Franges més amples per a electrons més ràpids.
- La separació de franges no depèn de la velocitat de l'electró.
2 · Configura
- Obre el predefinit «Interferència de doble escletxa electrònica» i prem Restableix. Separació d'escletxes = 100 nm, distància de pantalla = 50 cm.
- Activa les lectures de longitud d'ona de De Broglie i separació de franges.
- Defineix l'energia cinètica de l'electró per a cada prova i enregistra la separació de franges d'interferència a la pantalla.
3 · Recull dades
| Energia cinètica K (eV) | Longitud d'ona de De Broglie λ (pm) | Separació de franges y (cm) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
Representa la separació de franges y (eix y) contra la longitud d'ona λ (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?
4 · Analitza
- Per a una prova, calcula λ = h/√(2m_eK), i després la separació de franges y = λL/d amb distància de pantalla L = 50 cm i separació d'escletxes d = 100 nm. Compara totes dues amb la taula.
- Explica per què aquesta és exactament la mateixa fórmula de franges de doble escletxa que per a la llum: un cop acceptes que els electrons tenen longitud d'ona, el seu patró d'interferència obeeix matemàtica ondulatòria idèntica.
5 · Amplia
- Remarcablement, aquest patró d'interferència es construeix fins i tot quan els electrons es disparen per l'aparell d'un en un, amb llacunes llargues entre ells. Explica per què això descarta la idea que els electrons simplement interfereixen entre ELLS, i suggereix en canvi que cada electró d'alguna manera «interfereix amb ell mateix».
- Si muntésssim un detector per determinar per quina escletxa passa realment cada electró, el patró d'interferència desapareix: obtens dues bandes simples en lloc. Per què «mesurar quin camí» podria destruir fonamentalment la interferència ondulatòria?
La física al darrere d'aquest experiment
Longitud d’ona de de Broglie
Un electró amb quantitat de moviment p es comporta com una ona amb longitud d’ona λ = h/p = h/√(2mK) — aquesta és la longitud d’ona que després fixa el patró d’interferència. Igual que amb la llum, dues fonts coherents separades una distància d produeixen franges separades y = λL/d en una pantalla a distància L; un electró més ràpid (amb K més gran) té una λ més curta i, per tant, franges més apinyades.
Física moderna
- L'efecte fotoelèctric: un llindar d'energia nítid
- L'efecte fotoelèctric: potencial de frenament
- Una fotocèl·lula real: la funció treball del sodi
- Dispersió de Compton: desplaçament de longitud d'ona a 90°
- Dispersió de Compton: desplaçament màxim a retrodispersió
- Dispersió de Compton: comparació en angle ras
- La sèrie de Balmer: línies espectrals visibles de l'hidrogen
- La sèrie de Lyman: línies ultraviolades de l'hidrogen
- La sèrie de Paschen: línies infraroges de l'hidrogen
- Desintegració radioactiva: datació amb carboni-14
- Radioisòtops mèdics: el període curt del tecneci-99m
- Energia de lligam nuclear: el model de gota líquida
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles