Interference elektronů na dvojité štěrbině

1 · Predikuj

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?

• 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.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu electron-double-slit a stiskni Resetovat. Rozestup štěrbin = 100 nm, vzdálenost stínítka = 50 cm.
2. Zapni odečty de Broglieho vlnové délky a rozestupu proužků.
3. Nastav kinetickou energii elektronu pro každý pokus a zapiš rozestup interferenčních proužků na stínítku.

3 · Sbírej data

Vynes rozestup proužků y (osa y) proti vlnové délce λ (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. Pozoruhodně, tento interferenční obrazec se buduje, i když jsou elektrony vystřelovány přístrojem jednotlivě, s dlouhými mezerami mezi nimi. Vysvětli, proč to vylučuje představu, že elektrony interferují navzájem, a místo toho naznačuje, že se každý elektron nějakým způsobem „interferuje sám se sebou“.
2. Kdybys 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?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky