Física moderna
Doble rendija de electrones
Cambia a modo doble rendija — las franjas escalan con λ y la separación de rendijas.
Doble rendija de electrones — simulación interactiva de Física moderna. Cambia a modo doble rendija — las franjas escalan con λ y la separación de rendijas. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Interferencia de ondas de materia
Cambia al modo de doble rendija: las franjas escalan con λ y la separación de rendijas.
Los electrones que pasan por dos rendijas producen interferencia como los fotones, pero las longitudes de onda de De Broglie para electrones de kilovoltios son de picómetros—los patrones son muy finos. Este preset exagera la longitud de onda a escala de aula para que el espaciado de franjas Δy = λL/d sea visible al cambiar la separación de rendijas o la energía.
- Interferencia de electrones Δy = λL/d
- Dualidad onda-partícula
Resumen de la investigación
Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta guía
Los electrones disparados uno por uno a través de dos rendijas estrechas crean un patrón de interferencia en una pantalla, tal como lo hacen las ondas de luz. ¿Un electrón más rápido (longitud de onda de De Broglie más corta) produce franjas de interferencia más anchas o más estrechas?
Predicciones a evaluar
- Franjas más estrechas: el espaciado de las franjas es proporcional a la longitud de onda y los electrones más rápidos tienen longitudes de onda más cortas.
- Franjas más anchas para electrones más rápidos.
- El espaciado de franjas no depende de la velocidad de los electrones.
Roles de las variables
Lo que configuraste:
- Energía cinética K (eV)
Lo que mides:
- Longitud de onda de De Broglie λ (pm)
- Espaciado de franjas y (cm)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de doble rendija de electrones y presione Restablecer. Separación de rendijas = 100 nm, distancia a la pantalla = 50 cm.
- Habilite las lecturas de longitud de onda de De Broglie y espaciado de franjas.
- Establezca la energía cinética del electrón para cada prueba y registre el espaciado de las franjas de interferencia en la pantalla.
Ecuación rectora
Longitud de onda de de Broglie — λ = h/p
Un electrón con momento p se comporta como una onda con longitud de onda λ = h/p = h/√(2mK) — esta es la longitud de onda que luego fija el patrón de interferencia. Igual que con la luz, dos fuentes coherentes separadas una distancia d producen franjas espaciadas y = λL/d en una pantalla a distancia L; un electrón más rápido (de mayor K) tiene una λ más corta y, por tanto, franjas más juntas.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule λ = h/√(2m_eK), luego el espaciado de franjas y = λL/d usando la distancia de pantalla L = 50 cm y la separación de rendijas d = 100 nm. Compare ambos con la tabla.
- Explique por qué esta es exactamente la misma fórmula de franja de doble rendija que se usa para la luz: una vez que se acepta que los electrones tienen una longitud de onda, su patrón de interferencia obedece a matemáticas ondulatorias idénticas.
Dónde aparece esto más allá del laboratorio
- Sorprendentemente, este patrón de interferencia se acumula incluso cuando los electrones se disparan a través del aparato uno a la vez, con grandes espacios entre ellos. Explique por qué esto descarta la idea de que los electrones simplemente interfieren entre sí y, en cambio, sugiere que cada electrón de alguna manera "interfiere consigo mismo".
- Si configura un detector para determinar por qué rendija pasó realmente cada electrón, el patrón de interferencia desaparece; en su lugar, obtiene dos bandas simples. ¿Por qué «medir qué camino» podría destruir fundamentalmente la interferencia de las ondas?
- 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
- Bienvenido a la doble rendija con electrones
- Selecciona el electrón
- Pulsa Reproducir
- Franjas claras y oscuras
- Abre el panel de propiedades
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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