Moderní fyzika
Dvojitá štěrbina s elektrony
Přepni do režimu dvojité štěrbiny — proužky se škálují s λ a rozestupem štěrbin.
Dvojitá štěrbina s elektrony — interaktivní simulace Moderní fyzika. Přepni do režimu dvojité štěrbiny — proužky se škálují s λ a rozestupem štěrbin. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Interference hmotných vln
Přepni do režimu dvojité štěrbiny — proužky se škálují s λ a rozestupem štěrbin.
Elektrony přes dvě štěrbiny interferují jako fotony, ale de Broglieho vlnové délky kilovoltových elektronů jsou pikometry — obrazce jsou jemné. Předvolba zvětšuje vlnovou délku na škálu třídy, takže rozestup proužků Δy = λL/d je vidět, když se změní rozestup štěrbin nebo energie.
- Δy = λL/d
- Vlnově-částicová dualita
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Elektrony vystřelované jednotlivě skrz dvě úzké štěrbiny budují na stínítku interferenční obrazec, stejně jako světelné vlny. Produkuje rychlejší elektron (kratší de Broglieho vlnová délka) širší, nebo užší interferenční proužky?
Predikce k zvážení
- Užší proužky — rozestup proužků je úměrný vlnové délce a rychlejší elektrony mají kratší vlnové délky.
- Širší proužky pro rychlejší elektrony.
- Rozestup proužků na rychlosti elektronu nezávisí.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Kinetická energie K (eV)
Co měříš:
- de Broglieova vlnová délka λ (pm)
- Rozestup proužků y (cm)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu electron-double-slit a stiskni Resetovat. Rozestup štěrbin = 100 nm, vzdálenost stínítka = 50 cm.
- Zapni odečty de Broglieho vlnové délky a rozestupu proužků.
- Nastav kinetickou energii elektronu pro každý pokus a zapiš rozestup interferenčních proužků na stínítku.
Řídící rovnice
Rozestup interferenčních proužků elektronů — λ = h/p
Stejně jako u světla, dva koherentní vlnové zdroje oddělené vzdáleností d produkují interferenční proužky rozestavené o y = λL/d na stínítku ve vzdálenosti L. U elektronů je λ de Broglieho vlnová délka h/√(2mK), takže rychlejší elektrony dávají těsněji rozestavené proužky.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti λ = h/√(2m_eK), pak rozestup proužků y = λL/d s vzdáleností stínítka L = 50 cm a rozestupem štěrbin d = 100 nm. Porovnej obě s tabulkou.
- Vysvětli, proč jde o přesně tentýž vzorec proužků dvojité štěrbiny jako u světla — jakmile přijmeš, že elektrony mají vlnovou délku, jejich interferenční obrazec poslouchá identickou vlnovou matematiku.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Pozoruhodně, tento interferenční obrazec se buduje, i když elektrony létají přístrojem jednotlivě, s dlouhými mezerami mezi nimi. Vysvětli, proč to vylučuje představu, že elektrony interferují NAVZÁJEM SE SEBOU, a místo toho naznačuje, že se každý elektron nějak „interferuje sám se sebou“.
- Kdybyys postavil detektor, který určí, kterou štěrbinou každý elektron skutečně prošel, interferenční obrazec zmizí — dostaneš dva jednoduché pásy. Proč by „měření, kterou cestou“ fundamentálně zničilo vlnovou interferenci?
- 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
- Vítej v Elektronové dvojité štěrbině
- Vyber elektron
- Stiskni Spustit
- Světlé a tmavé proužky
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →