Nüüdisaegne füüsika
Aeglase elektroni lainepakett
Madal K annab λ-skaala pingil pika de Broglie lainepikkuse.
Aeglase elektroni lainepakett — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Madal K annab λ-skaala pingil pika de Broglie lainepikkuse. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Pikalainelised elektronid
Madal K annab λ-skaala pingil pika de Broglie lainepikkuse.
Madal kineetiline energia tähendab väikest impulsit ja pikka de Broglie lainepikkust, seega domineerivad difraktsiooni ja interferentsi efektid osakeseliste teede üle. See eelseadistus kasutab aeglaseid elektrone, nii et λ on pingil suur ja laine käitumine ilmne.
- λ = h/p
- Madal K → pikk λ
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
Aeglaselt liikuval elektronil on pikem de Broglie lainepikkus kui kiirel. Kas see tähendab, et aeglase elektroni laineloomus on eksperimentaalselt kergem või raskem vaadelda?
Kaalutavad ennustused
- Raskem vaadelda aeglaste elektronide jaoks.
- Kergem — pikem lainepikkus (võrreldav aatomite vahedega või pilu suurustega) teeb difraktsiooni ja interferentsi efektid väljapaistvamaks ja tuvastatavamaks.
- Lainefektid ei sõltu elektroni lainepikkusest.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Kineetiline energia K (eV)
Mida sa mõõdad:
- De Broglie lainepikkus λ (pm)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava aeglase elektroni laine eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Need elektronid liiguvad palju aeglasemalt kui elektroni de Broglie eksperimendis.
- Lülita sisse de Broglie lainepikkuse näit.
- Sea iga katse jaoks elektroni (madal) kineetiline energia ja kirjuta üles tema de Broglie lainepikkus.
Juhtiv võrrand
De Broglie lainepikkus madalal energial — λ = h/p
Kuna λ = h/√(2mK), suurendab elektroni kineetilise energia langetamine tema de Broglie lainepikkust — aeglastel, „külmadel“ osakestel on kõige väljapaistvam, kergemini vaadeldav lainekäitumine.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses λ = h/√(2m_eK), kasutades K vahemikus 5–20 eV. Võrdle tabeliga — pane tähele, et need lainepikkused (sadu pm) on pikemad kui kõrgema energiaga elektroni de Broglie eksperimendi omad.
- Selgita λ = h/p abil, miks kineetilise energia langetamine (impulsi langetamine) suurendab alati de Broglie lainepikkust.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- 1927. aasta Davissoni-Germeri eksperiment hajutas aeglaseid elektrone (sarnaste energiadega nagu selles eksperimendis, kümneid eV) niklikristallilt ja täheldas difraktsioonimustrit, mis kattus täpselt ennustatud de Broglie lainepikkusega — ainelainete esimene otsene eksperimentaalne kinnitus. Selgita, miks aeglased elektronid (lainepikkustega, võrreldavad kristallis aatomite vahedega) olid selle eksperimendi jaoks õige valik.
- Tehnikad nagu laserjahutus saavad aeglustada aatomeid äärmiselt madalate kineetiliste energiateni, andes neile de Broglie lainepikkused, mis on piisavalt suured silmatorkavate kvantlainefektide (nagu Bose-Einsteini kondensaadid) vaatlemiseks. Selgita üldpõhimõte, mis seob „külmemat“ „lainelisemaga“.
- 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 aeglase elektroni laine juurde
- Vali elektron
- Vajuta Esita
- Pikk λ madalal energial
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.