Moderne fysik
Bølgepakke for langsom elektron
Lav K giver en lang de Broglie-bølgelængde på bordets λ-skala.
Bølgepakke for langsom elektron — interaktiv Moderne fysik-simulation. Lav K giver en lang de Broglie-bølgelængde på bordets λ-skala. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Elektroner med lang bølgelængde
Lav K giver en lang de Broglie-bølgelængde på λ-skala-bordet.
Lav kinetisk energi betyder lille impuls og lang de Broglie-bølgelængde, så diffraktion og interferenseffekter dominerer over partikelagtige baner. Denne forudstilling bruger langsomme elektroner, så λ er stor på bordet, og bølgeadfærden er tydelig.
- λ = h/p
- Lav K → lang λ
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En langsom elektron har en længere de Broglie-bølgelængde end en hurtig. Betyder det, at en langsom elektrons bølgenatur er lettere eller sværere at observere eksperimentelt?
Forudsigelser at afveje
- Sværere at observere for langsomme elektroner.
- Lettere — en længere bølgelængde (sammenlignelig med atomafstande eller spaltstørrelser) gør diffraktions- og interferenseffekter mere udtalte og målelige.
- Bølgeeffekter afhænger ikke af elektronens bølgelængde.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Kinetisk energi K (eV)
Det, du måler:
- De Broglie-bølgelængde λ (pm)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen slow-electron-wave, og tryk på Nulstil. Disse elektroner bevæger sig meget langsommere end i eksperimentet electron-de-broglie.
- Slå aflæsningen af de Broglie-bølgelængde til.
- Indstil elektronens (lave) kinetiske energi for hver måling, og registrér dens de Broglie-bølgelængde.
Styrende ligning
De Broglie-bølgelængde ved lav energi — λ = h/p
Da λ = h/√(2mK), forøger en sænkning af elektronens kinetiske energi dens de Broglie-bølgelængde — langsomme, 'kolde' partikler har den mest udprægede og lettest observerbare bølgeopførsel.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for én måling λ = h/√(2m_eK) med K i intervallet 5-20 eV. Sammenlign med tabellen — bemærk, at disse bølgelængder (hundreder af pm) er længere end i højenergi-eksperimentet electron-de-broglie.
- Forklar ved hjælp af λ = h/p, hvorfor en sænkning af den kinetiske energi (sænkning af impulsen) altid forøger de Broglie-bølgelængden.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Davisson-Germer-eksperimentet fra 1927 spredte langsomme elektroner (energier svarende til dette eksperiment, tiere af eV) mod en nikkelkrystal og observerede et diffraktionsmønster, der matchede præcis den forudsagte de Broglie-bølgelængde — den første direkte eksperimentelle bekræftelse af stofbølger. Forklar, hvorfor langsomme elektroner (med bølgelængder sammenlignelige med atomafstandene i en krystal) var det rigtige valg til dette eksperiment.
- Teknikker som laserkøling kan bremse atomer ned til ekstremt lave kinetiske energier og give dem de Broglie-bølgelængder, der er store nok til at observere iøjnefaldende kvantebølgeeffekter (som Bose-Einstein-kondensater). Forklar det generelle princip, der forbinder 'koldere' med 'mere bølgeagtig'.
- 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
- Velkommen til Langsom elektronbølge
- Vælg elektronen
- Tryk på Afspil
- Lang λ ved lav energi
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →