इलेक्ट्रॉन डबल-स्लिट हस्तक्षेप
1 · भविष्यवाणी
दो संकीर्ण स्लिटों के माध्यम से एक-एक करके छोड़े गए इलेक्ट्रॉन प्रकाश तरंगों की तरह ही स्क्रीन पर एक हस्तक्षेप पैटर्न बनाते हैं। क्या एक तेज़ इलेक्ट्रॉन (छोटी डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य) व्यापक या संकीर्ण हस्तक्षेप फ्रिंज उत्पन्न करता है?
- संकीर्ण फ्रिंज - फ्रिंज रिक्ति तरंग दैर्ध्य के समानुपाती होती है, और तेज़ इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य कम होती है।
- तेज़ इलेक्ट्रॉनों के लिए व्यापक फ्रिंज।
- फ्रिंज रिक्ति इलेक्ट्रॉन गति पर निर्भर नहीं करती है।
2 · सेट अप
- electron-double-slit प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। स्लिट पृथक्करण = 100 एनएम, स्क्रीन दूरी = 50 सेमी।
- डी ब्रोगली वेवलेंथ और fringe-spacing रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा निर्धारित करें और स्क्रीन पर हस्तक्षेप फ्रिंज रिक्ति रिकॉर्ड करें।
3 · डेटा एकत्रित करें
| गतिज ऊर्जा K (eV) | डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य λ (pm) | फ्रिंज रिक्ति y (cm) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
अपने तीन परीक्षणों के लिए तरंग दैर्ध्य λ (x-अक्ष) के विरुद्ध फ्रिंज रिक्ति y (y-अक्ष) प्लॉट करें। क्या रेखा मूल बिन्दु से होकर सीधी जाती है?
4 · विश्लेषण करें
- एक परीक्षण के लिए, स्क्रीन दूरी L = 50 सेमी और स्लिट पृथक्करण d = 100 एनएम का उपयोग करके λ = h/√(2m_eK), फिर फ्रिंज रिक्ति y = λL/d की गणना करें। दोनों की तुलना तालिका से करें।
- बताएं कि यह ठीक वही double-slit फ्रिंज फॉर्मूला क्यों है जिसका उपयोग प्रकाश के लिए किया जाता है - एक बार जब आप स्वीकार करते हैं कि इलेक्ट्रॉनों की तरंग दैर्ध्य होती है, तो उनका हस्तक्षेप पैटर्न समान तरंग गणित का पालन करता है।
5 · विस्तार
- उल्लेखनीय रूप से, यह हस्तक्षेप पैटर्न तब भी बनता है जब इलेक्ट्रॉनों को एक समय में उपकरण के माध्यम से निकाल दिया जाता है, उनके बीच लंबे अंतराल के साथ। बताएं कि यह इस विचार को खारिज क्यों करता है कि इलेक्ट्रॉन बस एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप कर रहे हैं, और इसके बजाय यह सुझाव देता है कि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन किसी न किसी तरह 'स्वयं के साथ हस्तक्षेप करता है।'
- यदि आप यह निर्धारित करने के लिए एक डिटेक्टर स्थापित करते हैं कि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन वास्तव में किस स्लिट से होकर गुजरा है, तो हस्तक्षेप पैटर्न गायब हो जाता है - आपको इसके बजाय दो सरल बैंड मिलते हैं। 'किस पथ को मापना' मूल रूप से तरंग हस्तक्षेप को नष्ट क्यों कर सकता है?
इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी
इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप फ्रिंज रिक्ति
प्रकाश की तरह ही, दूरी d द्वारा अलग किए गए दो सुसंगत तरंग स्रोत दूरी L पर एक स्क्रीन पर y = λL/d द्वारा अंतरित हस्तक्षेप फ्रिंज उत्पन्न करते हैं। इलेक्ट्रॉनों के लिए, λ डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य h/√(2mK), है इसलिए तेज़ इलेक्ट्रॉन अधिक tightly-spaced फ्रिंज उत्पन्न करते हैं।