تداخل دو شکاف الکترونی

1 · پیش‌بینی

الکترون‌هایی که یکی‌یکی از دو شکاف باریک می‌گذرند، روی پرده الگوی تداخلی می‌سازند، درست مثل موج نور. آیا الکترون تندتر (طول موج دوبروی کوتاه‌تر) حاشیه‌های تداخل پهن‌تر یا باریک‌تری می‌سازد؟

• حاشیه‌های باریک‌تر — فاصلهٔ حاشیه با طول موج متناسب است و الکترون تندتر طول موج کوتاه‌تری دارد.
• حاشیه‌های پهن‌تر برای الکترون تندتر.
• فاصلهٔ حاشیه به تندی الکترون بستگی ندارد.

2 · آماده‌سازی

1. پیش‌تنظیم electron-double-slit را باز کنید و Reset را بفشارید. فاصلهٔ شکاف = 100 nm و فاصلهٔ پرده = 50 cm.
2. قرائت‌های طول موج دوبروی و فاصلهٔ حاشیه را فعال کنید.
3. انرژی جنبشی الکترون را برای هر آزمایش تنظیم کنید و فاصلهٔ حاشیهٔ تداخل روی پرده را ثبت کنید.

3 · گردآوری داده

برای سه آزمایش، فاصلهٔ حاشیه y (محور y) را بر حسب طول موج λ (محور x) رسم کنید. آیا خط از مبدأ صاف می‌گذرد؟

4 · تحلیل

1. برای یک آزمایش، λ = h/√(2m_eK) و سپس فاصلهٔ خطوط y = λL/d را با فاصلهٔ پرده L = 50 cm و فاصلهٔ شکاف d = 100 nm حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
2. توضیح دهید چرا این دقیقاً همان فرمول حاشیهٔ شکاف دوتایی نور است — وقتی بپذیریم الکترون طول موجی دارد، الگوی تداخلی‌اش از ریاضیات موجی یکسان پیروی می‌کند.

5 · گسترش

1. شگفت‌انگیز که این الگوی تداخلی حتی وقتی الکترون‌ها یکی‌یکی با فاصله‌های طولانی فرستاده می‌شوند هم ساخته می‌شود. توضیح دهید چرا این، این ایده را رد می‌کند که الکترون‌ها صرفاً «با هم» تداخل می‌کنند و به‌جایش نشان می‌دهد هر الکترون به‌نحوی «با خودش» تداخل می‌کند.
2. اگر آشکارسازشی بچینید تا بفهمید هر الکترون واقعاً از کدام شکاف گذشت، الگوی تداخلی ناپدید می‌شود — به‌جایش دو نوار ساده می‌گیرید. چرا «سنجیدن کدام مسیر» بنیادی تداخل موجی را نابود می‌کند؟

فیزیک پشت این آزمایش

← بازگشت به آزمایش

138 برگهٔ کار چاپی فیزیک رایگان