Σύγχρονη φυσική
Μήκος κύματος de Broglie ηλεκτρονίου
Ανέβα K — το λ = h/p συρρικνώνεται καθώς μεγαλώνει η ορμή.
Μήκος κύματος de Broglie ηλεκτρονίου — διαδραστική προσομοίωση Σύγχρονη φυσική. Ανέβα K — το λ = h/p συρρικνώνεται καθώς μεγαλώνει η ορμή. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Μήκος κύματος de Broglie
Ανέβασε το K — το λ = h/p συρρικνώνεται καθώς η ορμή μεγαλώνει.
Ο de Broglie πρότεινε κύματα ύλης με μήκος κύματος λ = h/p. Τα ηλεκτρόνια αποκτούν μικρότερο μήκος κύματος καθώς η ορμή ανεβαίνει, γεφυρώνοντας τις περιγραφές σωματιδίου και κύματος. Αυτή η σχέση θεμελιώνει τα μικροσκόπια ηλεκτρονίων και την κρυσταλλική περίθλαση όπου οι σχισμές πρέπει να είναι συγκρίσιμες με το λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Ο Louis de Broglie πρότεινε ότι σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια έχουν επίσης μήκος κύματος, όχι μόνο το φως. Έχει ταχύτερο (υψηλότερης κινητικής ενέργειας) ηλεκτρόνιο μεγαλύτερο ή μικρότερο μήκος κύματος de Broglie;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Μεγαλύτερο μήκος κύματος για ταχύτερα ηλεκτρόνια.
- Το μήκος κύματος δεν εξαρτάται από την κινητική ενέργεια.
- Μικρότερο — υψηλότερη κινητική ενέργεια σημαίνει υψηλότερη ορμή, και το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο της ορμής.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Κινητική ενέργεια K (eV)
Τι μετράς:
- Μήκος κύματος de Broglie λ (pm)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή electron-de-broglie και πάτησε Επαναφορά.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη μήκους κύματος de Broglie.
- Ρύθμισε την κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε το μήκος κύματος de Broglie του.
Κυρίαρχη εξίσωση
Μήκος κύματος de Broglie — λ = h/p
Κάθε σωματίδιο με ορμή p έχει συσχετισμένο μήκος κύματος λ = h/p. Για μη-σχετικιστικό σωματίδιο με κινητική ενέργεια K, αυτό γίνεται λ = h/√(2mK) — ευθεία επέκταση του κυματο-σωματιδιακού δυϊσμού του φωτός στην ύλη.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε λ = h/√(2m_eK) χρησιμοποιώντας h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (μετατρέποντας το K από eV σε joule). Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε, χρησιμοποιώντας λ = h/p και p = √(2m_eK), γιατί υψηλότερη κινητική ενέργεια (και άρα υψηλότερη ορμή) παράγει ΜΙΚΡΟΤΕΡΟ μήκος κύματος — την αντίθετη σχέση από το E = hc/λ φωτονίου.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Τα μικροσκόπια ηλεκτρονίων εκμεταλλεύονται το μικροσκοπικό μήκος κύματος de Broglie του ηλεκτρονίου (πολύ μικρότερο από ορατό φως) για να διαλύουν λεπτομέρειες πολύ μικρότερες από ό,τι ποτέ οπτικό μικροσκόπιο. Εξήγησε γιατί η χρήση ηλεκτρονίων υψηλότερης ενέργειας (μικρότερο μήκος κύματος) γενικά βελτιώνει την ανάλυση μικροσκοπίου ηλεκτρονίων.
- Μια ριγμένη μπάλα μπέιζμπολ έχει επίσης μήκος κύματος de Broglie, αλλά πολύ μικρό για να το προσέξεις ποτέ. Χρησιμοποιώντας λ = h/p με τυπική ορμή μπάλας μπέιζμπολ, εξήγησε γιατί τα φαινόμενα κύματος ύλης είναι παρατηρήσιμα μόνο για εξαιρετικά ελαφρά σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια.
- 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
- Καλώς όρισες στο Ηλεκτρόνιο de Broglie
- Επίλεξε το ηλεκτρόνιο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Μήκος κύματος από ορμή
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →