De Broglieho hmotné vlny: vlnová délka elektronu

1 · Predikuj

Louis de Broglie navrhl, že částice jako elektrony mají taky vlnovou délku, ne jen světlo. Má rychlejší (vyšší kinetická energie) elektron delší, nebo kratší de Broglieho vlnovou délku?

• Delší vlnová délka pro rychlejší elektrony.
• Vlnová délka na kinetické energii nezávisí.
• Kratší — vyšší kinetická energie znamená vyšší hybnost a vlnová délka je nepřímo úměrná hybnosti.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu electron-de-broglie a stiskni Resetovat.
2. Zapni odečet de Broglieho vlnové délky.
3. Nastav kinetickou energii elektronu pro každý pokus a zapiš jeho de Broglieho vlnovou délku.

3 · Sbírej data

Vynes vlnovou délku λ (osa y) proti 1/√K (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti λ = h/√(2m_eK) s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (s převodem K z eV na jouly). Porovnej s tabulkou.
2. Vysvětli pomocí λ = h/p a p = √(2m_eK), proč vyšší kinetická energie (a tedy vyšší hybnost) dává KRATŠÍ vlnovou délku — opačný vztah než u fotonu E = hc/λ.

5 · Rozšiř

1. Elektronové mikroskopy využívají drobnou de Broglieho vlnovou délku elektronu (mnohem kratší než viditelné světlo) k rozlišení detailů mnohem menších, než by optický mikroskop kdy dokázal. Vysvětli, proč použití vyšších energií elektronů (kratší vlnová délka) obecně zlepšuje rozlišení elektronového mikroskopu.
2. Hozený baseballový míč má taky de Broglieho vlnovou délku, ale mnohem příliš malou, než aby ji kdy šlo postřehnout. Pomocí λ = h/p s typickou hybností míče vysvětli, proč hmotněvlnné efekty jsou pozorovatelné jen pro extrémně lehké částice jako elektrony.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky