Física moderna
Paquete de onda de electrón lento
K baja da una longitud de onda de de Broglie larga en el banco de escala λ.
Paquete de onda de electrón lento — simulación interactiva de Física moderna. K baja da una longitud de onda de de Broglie larga en el banco de escala λ. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Electrones de longitud de onda larga
K baja da una longitud de onda de de Broglie larga en la mesa de escala λ.
Una energía cinética baja significa un momento pequeño y una longitud de onda de De Broglie larga, por lo que los efectos de difracción e interferencia dominan sobre las trayectorias tipo partícula. Este preajuste usa electrones lentos para que λ sea grande en la mesa y el comportamiento ondulatorio sea evidente.
- Longitud de onda de de Broglie λ = h/p
- K baja → λ larga
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
Un electrón que se mueve lentamente tiene una longitud de onda de De Broglie más larga que uno rápido. ¿Significa esto que la naturaleza ondulatoria de un electrón lento es más fácil o más difícil de observar experimentalmente?
Predicciones a evaluar
- Más difícil de observar para electrones lentos.
- Más fácil: una longitud de onda más larga (comparable a los espaciamientos atómicos o los tamaños de rendijas) hace que los efectos de difracción e interferencia sean más pronunciados y detectables.
- Los efectos de las ondas no dependen de la longitud de onda del electrón.
Roles de las variables
Lo que configuraste:
- Energía cinética K (eV)
Lo que mides:
- Longitud de onda de De Broglie λ (pm)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el preajuste de onda de electrones lentos y presione Restablecer. Estos electrones se mueven mucho más lentamente que en el experimento del electrón de Broglie.
- Habilite la lectura de longitud de onda de De Broglie.
- Establezca la energía cinética (baja) del electrón para cada prueba y registre su longitud de onda de De Broglie.
Ecuación rectora
Longitud de onda de De Broglie a baja energía — λ = h/p
Dado que λ = h/√(2mK), la reducción de la energía cinética de un electrón aumenta su longitud de onda de De Broglie: las partículas lentas y "frías" tienen el comportamiento ondulatorio más pronunciado y más fácil de observar.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule λ = h/√(2m_eK) usando K en el rango 5-20 eV. Compare con la tabla: observe que estas longitudes de onda (cientos de pm) son más largas que las del experimento de electrones de Broglie de mayor energía.
- Explique, usando λ = h/p, por qué disminuir la energía cinética (disminuir el momento) siempre aumenta la longitud de onda de De Broglie.
Dónde aparece esto más allá del laboratorio
- El experimento 1927 Davisson-Germer dispersó electrones lentos (energías similares a este experimento, decenas de eV) de un cristal de níquel y observó un patrón de difracción que coincidía exactamente con la longitud de onda de De Broglie predicha: la primera confirmación experimental directa de las ondas de materia. Explique por qué los electrones lentos (con longitudes de onda comparables al espaciado atómico en un cristal) fueron la elección correcta para este experimento.
- Técnicas como el enfriamiento por láser pueden reducir la velocidad de los átomos a energías cinéticas extremadamente bajas, dándoles longitudes de onda de De Broglie lo suficientemente grandes como para observar sorprendentes efectos de ondas cuánticas (como los condensados de Bose-Einstein). Explique el principio general que conecta "más frío" con "más ondulante".
- 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 onda lenta de electrones
- Selecciona el electrón
- Pulsa Reproducir
- λ larga a baja energía
- 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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