Madala energiaga elektronid: väljapaistvam laineloomus

1 · Ennusta

Aeglaselt liikuval elektronil on pikem de Broglie lainepikkus kui kiirel. Kas see tähendab, et aeglase elektroni laineloomus on eksperimentaalselt kergem või raskem vaadelda?

• 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.

2 · Seadista

1. Ava aeglase elektroni laine eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Need elektronid liiguvad palju aeglasemalt kui elektroni de Broglie eksperimendis.
2. Lülita sisse de Broglie lainepikkuse näit.
3. Sea iga katse jaoks elektroni (madal) 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. Võrdle nende lainepikkuste skaalat elektroni de Broglie eksperimendi omaga.

4 · Analüüsi

1. 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.
2. Selgita λ = h/p abil, miks kineetilise energia langetamine (impulsi langetamine) suurendab alati de Broglie lainepikkust.

5 · Laienda

1. 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.
2. 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“.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte