De Broglie ainelained: elektroni lainepikkus

1 · Ennusta

Louis de Broglie pakkus välja, et osakestel nagu elektronidel on ka lainepikkus, mitte ainult valgusel. Kas kiiremal (kõrgema kineetilise energiaga) elektronil on pikem või lühem de Broglie lainepikkus?

• Pikem lainepikkus kiirematel elektronidel.
• Lainepikkus ei sõltu kineetilisest energiast.
• Lühem — kõrgem kineetiline energia tähendab suuremat impulssi, ja lainepikkus on impulsiga pöördvõrdeline.

2 · Seadista

1. Ava elektroni de Broglie eelseadistus ja vajuta Lähtesta.
2. Lülita sisse de Broglie lainepikkuse näit.
3. Sea iga katse jaoks elektroni kineetiline energia ja kirjuta üles tema de Broglie lainepikkus.

3 · Kogu andmeid

Joonista lainepikkus λ (y-telg) 1/√K (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?

4 · Analüüsi

1. Arvuta ühes katses λ = h/√(2m_eK), kasutades h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (muundes K eV-idest džaulideks). Võrdle tabeliga.
2. Selgita λ = h/p ja p = √(2m_eK) abil, miks kõrgem kineetiline energia (ja seega suurem impulss) annab LÜHEMA lainepikkuse — vastupidine seos kui footonil E = hc/λ.

5 · Laienda

1. Elektronmikroskoobid kasutavad ära elektroni tillukese de Broglie lainepikkuse (palju lühem kui nähtav valgus), et eristada detaile, mis on palju väiksemad, kui optiline mikroskoop kunagi suudaks. Selgita, miks kõrgema energia elektronide (lühem lainepikkus) kasutamine parandab üldiselt elektronmikroskoobi eristusvõimet.
2. Visatud pesapallilgi on de Broglie lainepikkus, aga liiga väike, et teda kunagi märgata. Kasutades λ = h/p koos pesapalli tüüpilise impulsiga, selgita, miks ainelaine efektid on vaadeldavad ainult äärmiselt kergetele osakestele nagu elektronid.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte