Dobbeltspalte-interferens med elektroner

1 · Forudsig

Elektroner, der sendes gennem to smalle spalter én ad gangen, opbygger et interferensmønster på en skærm, ligesom lysbølger gør. Giver en hurtigere elektron (kortere de Broglie-bølgelængde) bredere eller smallere interferensstriber?

• Smallere striber — stribeafstanden er proportional med bølgelængden, og hurtigere elektroner har kortere bølgelængder.
• Bredere striber for hurtigere elektroner.
• Stribeafstanden afhænger ikke af elektronens fart.

2 · Opsætning

1. Åbn forudindstillingen electron-double-slit, og tryk på Nulstil. Spalteafstand = 100 nm, skærmafstand = 50 cm.
2. Slå aflæsningerne af de Broglie-bølgelængde og stribeafstand til.
3. Indstil elektronens kinetiske energi for hver måling, og registrér afstanden mellem interferensstriberne på skærmen.

3 · Saml data

Tegn stribeafstand y (y-aksen) som funktion af bølgelængde λ (x-aksen) for dine tre målinger. Er linjen ret og går gennem origo?

4 · Analysér

1. Beregn for én måling λ = h/√(2m_eK) og derefter stribeafstand y = λL/d med skærmafstand L = 50 cm og spalteafstand d = 100 nm. Sammenlign begge med tabellen.
2. Forklar, hvorfor dette er præcis den samme dobbeltspalteformel for striber, som bruges for lys — når du først accepterer, at elektroner har en bølgelængde, adlyder deres interferensmønster den samme bølgematematik.

5 · Udvid

1. Bemærkelsesværdigt nok opbygges dette interferensmønster, selv når elektroner sendes gennem opstillingen én ad gangen med lange mellemrum. Forklar, hvorfor dette udelukker idéen om, at elektroner blot interfererer med HINANDEN, og i stedet tyder på, at hver elektron på en eller anden måde 'interfererer med sig selv'.
2. Hvis du opstiller en detektor for at afgøre, hvilken spalte hver elektron faktisk gik gennem, forsvinder interferensmønsteret — i stedet får du to simple bånd. Hvorfor ville 'at måle, hvilken vej' fundamentalt ødelægge bølgeinterferensen?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark