Ηλεκτρόνια χαμηλής ενέργειας: Πιο εμφανής κυματική φύση

1 · Πρόβλεψε

Αργά κινούμενο ηλεκτρόνιο έχει μεγαλύτερο μήκος κύματος de Broglie από ένα ταχύ. Σημαίνει αυτό ότι η κυματική φύση αργού ηλεκτρονίου είναι πιο εύκολη ή πιο δύσκολη πειραματική παρατήρηση;

• Πιο δύσκολη παρατήρηση για αργά ηλεκτρόνια.
• Πιο εύκολη — μεγαλύτερο μήκος κύματος (συγκρίσιμο με ατομικές αποστάσεις ή μεγέθη σχισμών) κάνει τα φαινόμενα περίθλασης και συμβολής πιο εμφανή και ανιχνεύσιμα.
• Τα κυματικά φαινόμενα δεν εξαρτώνται από το μήκος κύματος του ηλεκτρονίου.

2 · Διάταξη

1. πολύ βραδύτερα από ό,τι στο πείραμα electron-de-broglie
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη μήκους κύματος de Broglie.
3. Ρύθμισε την (χαμηλή) κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε το μήκος κύματος de Broglie του.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το μήκος κύματος λ (άξονας y) έναντι του 1/√K (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Σύγκρινε την κλίμακα αυτών των μηκών κύματος με του πειράματος electron-de-broglie.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε λ = h/√(2m_eK) χρησιμοποιώντας K στο εύρος 5-20 eV. Σύγκρινε με τον πίνακα — πρόσεξε ότι αυτά τα μήκη κύματος (εκατοντάδες pm) είναι μεγαλύτερα από του πειράματος electron-de-broglie υψηλότερης ενέργειας.
2. Εξήγησε γιατί η μείωση κινητικής ενέργειας (μείωση ορμής) πάντα αυξάνει το μήκος κύματος de Broglie, χρησιμοποιώντας λ = h/p.

5 · Επέκταση

1. Το πείραμα Davisson-Germer του 1927 σκέδαρε αργά ηλεκτρόνια … και παρατήρησε σχήμα περίθλασης που ταίριαζε ακριβώς
2. Τεχνικές όπως η ψύξη λέιζερ μπορούν να επιβραδύνουν άτομα σε εξαιρετικά χαμηλές κινητικές ενέργειες, δίνοντάς τους μήκη κύματος de Broglie αρκετά μεγάλα για να παρατηρήσουν εντυπωσιακά κβαντικά κυματικά φαινόμενα (όπως συμπυκνώματα Bose-Einstein). Εξήγησε τη γενική αρχή που συνδέει «πιο κρύο» με «πιο κυματικό».

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής