Συμβολή διπλής σχισμής ηλεκτρονίων

1 · Πρόβλεψε

Ηλεκτρόνια πυροβολούμενα ένα τη φορά μέσα από δύο στενές σχισμές χτίζουν σχήμα συμβολής σε οθόνη, όπως κάνουν τα κύματα φωτός. Παράγει ταχύτερο ηλεκτρόνιο (μικρότερο μήκος κύματος de Broglie) ευρύτερους ή στενότερους κροσσούς συμβολής;

• Στενότερους κροσσούς — η απόσταση κροσσών είναι ανάλογη του μήκους κύματος, και τα ταχύτερα ηλεκτρόνια έχουν μικρότερα μήκη κύματος.
• Ευρύτερους κροσσούς για ταχύτερα ηλεκτρόνια.
• Η απόσταση κροσσών δεν εξαρτάται από την ταχύτητα ηλεκτρονίου.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή electron-double-slit και πάτησε Επαναφορά. Απόσταση σχισμών = 100 nm, απόσταση οθόνης = 50 cm.
2. Ενεργοποίησε τις ενδείξεις μήκους κύματος de Broglie και απόστασης κροσσών.
3. Ρύθμισε την κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την απόσταση κροσσών συμβολής στην οθόνη.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την απόσταση κροσσών y (άξονας y) έναντι του μήκους κύματος λ (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε λ = h/√(2m_eK), μετά απόσταση κροσσών y = λL/d χρησιμοποιώντας απόσταση οθόνης L = 50 cm και απόσταση σχισμών d = 100 nm. Σύγκρινε και τα δύο με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί αυτός είναι ο ακριβώς ίδιος τύπος κροσσών διπλής σχισμής που χρησιμοποιείται για το φως — μόλις αποδεχτείς ότι τα ηλεκτρόνια έχουν μήκος κύματος, το σχήμα συμβολής τους υπακούει πανομοιότυπα κυματικά μαθηματικά.

5 · Επέκταση

1. Αξιοσημείωτα, αυτό το σχήμα συμβολής χτίζεται ακόμη και όταν τα ηλεκτρόνια πυροβολούνται μέσα από τη συσκευή ένα τη φορά, με μεγάλα κενά μεταξύ τους. Εξήγησε γιατί αυτό αποκλείει την ιδέα ότι τα ηλεκτρόνια απλώς συμβάλλουν το ένα με ΤΟ ΑΛΛΟ, και αντιθέτως υποδηλώνει ότι κάθε ηλεκτρόνιο κάποιος «συμβάλλει με τον εαυτό του».
2. Αν έστηνες ανιχνευτή για να καθορίσεις μέσα από ποια σχισμή πέρασε πραγματικά κάθε ηλεκτρόνιο, το σχήμα συμβολής εξαφανίζεται — παίρνεις δύο απλές ζώνες αντίθετα. Γιατί το «μέτρημα ποιας διαδρομής» μπορεί θεμελιωδώς να καταστρέψει τη κυματική συμβολή;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής