Nüüdisaegne füüsika
Elektroni topeltpilu
Lülita topeltpilu režiimile — vööndid skaleeruvad λ ja pilude vahega.
Elektroni topeltpilu — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Lülita topeltpilu režiimile — vööndid skaleeruvad λ ja pilude vahega. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Ainelainete interferents
Lülita topeltpilu režiimile — vööndid skaleeruvad λ ja pilude vahega.
Elektronid kahe pilu kaudu tekitavad footonite sarnase interferentsi, aga kilovolt-elektronide de Broglie lainepikkused on pikomeetrid — mustrid on peened. Eelseadistus liialdab lainepikkust klassiruumi skaalal, nii et vööndite vahe Δy = λL/d on nähtav, kui pilude vahe või energia muutub.
- Δy = λL/d
- Laine–osakese duaalsus
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Elektronid, tulistatud ükshaaval läbi kahe kitsa pilu, ehitavad ekraanile üles interferentsimustri, täpselt nagu valguslained. Kas kiirem elektron (lühem de Broglie lainepikkus) tekitab laiemad või kitsamad interferentsiribad?
Kaalutavad ennustused
- Kitsamad ribad — ribade vahe on võrdeline lainepikkusega, ja kiirematel elektronidel on lühemad lainepikkused.
- Laiemad ribad kiirematel elektronidel.
- Ribade vahe ei sõltu elektroni kiirusest.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Kineetiline energia K (eV)
Mida sa mõõdad:
- De Broglie lainepikkus λ (pm)
- Ribade vahe y (cm)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava elektronide topeltpilu eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Pilude vahe = 100 nm, ekraani kaugus = 50 cm.
- Lülita sisse de Broglie lainepikkuse ja ribade vahede näidud.
- Sea iga katse jaoks elektroni kineetiline energia ja kirjuta üles interferentsribade vahe ekraanil.
Juhtiv võrrand
Elektroni interferentsribade vahe — λ = h/p
Nagu valguselgi, tekitavad kaks koherentset laineallikat vahemääraga d interferentsribad vahega y = λL/d ekraanil kaugusel L. Elektronide jaoks on λ de Broglie lainepikkus h/√(2mK), seega kiiremad elektronid annavad tihedamalt paiknevad ribad.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses λ = h/√(2m_eK), seejärel ribade vahe y = λL/d, kasutades ekraani kaugust L = 50 cm ja pilude vahet d = 100 nm. Võrdle mõlemat tabeliga.
- Selgita, miks see on täpselt sama topeltpilu ribade valem, mida kasutatakse valguse jaoks — kui sa aktsepteerid, et elektronidel on lainepikkus, allub nende interferentsimuster identsele lainematemaatikale.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Märkimisväärne on see, et interferentsimuster ehitub üles isegi siis, kui elektronid tulistatakse aparaati läbi ükshaaval, pikkade vahedega. Selgita, miks see välistab idee, et elektronid segavad lihtsalt TEINETEISEGA, ja viitab sellele, et iga elektron kuidagi „segab iseendaga“.
- Kui sa üles seadaksid detektori, et teada saada, millist pilu iga elektron tegelikult läbis, kaob interferentsimuster — sa saad kaks lihtsatriba asemel. Miks võiks „missuguse tee mõõtmine“ laine interferentsi põhimõtteliselt hävitada?
- 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
- Tere tulemais elektroni topeltpilu juurde
- Vali elektron
- Vajuta Esita
- Heledad ja tumedad vööndid
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.