Moderne Physik

Elektron-KE: klassisch vs relativistisch

400-keV-Elektron — vergleiche Materiewellen-K mit Relativität K_class vs K_rel; Anzeigen stimmen bei β überein.

Elektron-KE: klassisch vs relativistisch — interaktive Moderne Physik-Simulation. 400-keV-Elektron — vergleiche Materiewellen-K mit Relativität K_class vs K_rel; Anzeigen stimmen bei β überein. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.

Relativistische kinetische Energie

400-keV-Elektron — vergleiche Materiewellen-K mit Relativitäts-K_klass vs. K_rel-Diagramm; Anzeigen sollten bei β übereinstimmen.

Ein 400-keV-Elektron hat sein β aus der relativistischen Kinematik. Vergleiche das Materiewellen-Panel (hervorgehoben) mit dem Relativitäts-Diagramm: Die de-Broglie-Wellenlänge λ = h/p nutzt den relativistischen Impuls p = γmₑv, während K_class = ½mₑv² bei gleichem β hinter K_rel = (γ−1)mₑc² zurückbleibt. Die Anzeigen für β, K und λ sollten über beide Panels hinweg konsistent sein.

Untersuchungsbericht

Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen

Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.

Leitfrage

Ein 400 keV-Elektron bewegt sich schnell genug, dass relativistische Effekte eine Rolle spielen (β ≈ 0.83). Ergibt die Verwendung der einfachen nichtrelativistischen De-Broglie-Formel λ = h/√(2mK) bei dieser Energie immer noch eine genaue Wellenlänge?

Vorhersagen zum Abwägen

Variable Rollen

Was Sie eingestellt haben:

Was Sie messen:

Wie die Untersuchung abläuft

  1. Öffnen Sie das Preset „Electron-Ke-Comparison“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die standardmäßige kinetische Energie dieses Presets beträgt 400 keV, was β ≈ 0.83 ergibt.
  2. Aktivieren Sie die De-Broglie-Wellenlängenanzeige.
  3. Legen Sie die kinetische Energie des Elektrons für jeden Versuch fest (alle im relativistischen Bereich) und zeichnen Sie seine De-Broglie-Wellenlänge mithilfe der relativistischen Impulsformel auf.

Maßgebende Gleichung

Relativistische kinetische Energie — K = (γ − 1) m₀ c²

Die kinetische Energie eines relativistischen Teilchens ist K = (γ − 1) m₀c², wobei γ = 1/√(1 − v²/c²) — die gesamte relativistische Energie γm₀c² minus seine Ruheenergie m₀c². Anders als die nicht-relativistische K = ½mv² bleibt diese endlich und korrekt, wenn sich v dem c nähert, und weicht bei hohen Geschwindigkeiten scharf von der klassischen Formel ab.

Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen

Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird

  1. Willkommen bei Elektron — KE-Vergleich
  2. Elektron auswählen
  3. Abspielen drücken
  4. Relativistische vs. klassische KE
  5. Eigenschaften-Panel öffnen
  6. Geschafft!

Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.

Interaktives Labor öffnen →

Arbeitsblatt herunterladen →

Spezielle Relativitätstheorie: Zeitdilatation

Moderne Physik