Elektronide topeltpilu interferents

1 · Ennusta

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?

• Kitsamad ribad — ribade vahe on võrdeline lainepikkusega, ja kiirematel elektronidel on lühemad lainepikkused.
• Laiemad ribad kiirematel elektronidel.
• Ribade vahe ei sõltu elektroni kiirusest.

2 · Seadista

1. Ava elektronide topeltpilu eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Pilude vahe = 100 nm, ekraani kaugus = 50 cm.
2. Lülita sisse de Broglie lainepikkuse ja ribade vahede näidud.
3. Sea iga katse jaoks elektroni kineetiline energia ja kirjuta üles interferentsribade vahe ekraanil.

3 · Kogu andmeid

Joonista ribade vahe y (y-telg) lainepikkuse λ (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?

4 · Analüüsi

1. 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.
2. 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.

5 · Laienda

1. 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“.
2. 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?

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte