Moderna fizika
Elektronska de Broglieova valna duljina
Podigni K — λ = h/p se smanjuje kako količina gibanja raste.
Elektronska de Broglieova valna duljina — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Podigni K — λ = h/p se smanjuje kako količina gibanja raste. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
de Broglieova valna duljina
Podigni K — λ = h/p se smanjuje kako količina gibanja raste.
de Broglie je predložio valove tvari s valnom duljinom λ = h/p. Elektroni dobivaju kraću valnu duljinu kako količina gibanja raste, premošćujući opise čestice i vala. Ovaj odnos leži u osnovi elektronskih mikroskopa i difrakcije na kristalima gdje otvori moraju biti usporedivi s λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Louis de Broglie predložio je da i čestice poput elektrona imaju valnu duljinu, ne samo svjetlost. Ima li brži (više kinetičke energije) elektron dulju ili kraću de Broglieovu valnu duljinu?
Predviđanja za odvagnuti
- Dužu valnu duljinu za brže elektrone.
- Valna duljina ne ovisi o kinetičkoj energiji.
- Kraću — viša kinetička energija znači veću količinu gibanja, a valna duljina je obrnuto razmjerna količini gibanja.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Kinetička energija K (eV)
Što mjeriš:
- De Broglieova valna duljina λ (pm)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav electron-de-broglie i pritisni Resetiraj.
- Omogući očitanje de Broglieove valne duljine.
- Postavi kinetičku energiju elektrona za svaki pokušaj i zabilježi njegovu de Broglieovu valnu duljinu.
Odgovarajuća jednadžba
De Broglieova valna duljina — λ = h/p
Svaka čestica s količinom gibanja p ima pridruženu valnu duljinu λ = h/p. Za nerelativističku česticu s kinetičkom energijom K, to postaje λ = h/√(2mK) — izravno proširenje valno-čestične dualnosti svjetlosti na tvar.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj λ = h/√(2m_eK) koristeći h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (pretvarajući K iz eV u džule). Usporedi s tablicom.
- Objasni, koristeći λ = h/p i p = √(2m_eK), zašto viša kinetička energija (a time veća količina gibanja) daje KRAĆU valnu duljinu — suprotan odnos od fotona E = hc/λ.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Elektronski mikroskopi iskorištavaju sitnu de Broglieovu valnu duljinu elektrona (mnogo kraću od vidljive svjetlosti) za razlučivanje detalja daleko manjih nego što optički mikroskop ikad mogao. Objasni zašto upotreba elektrona više energije (kraća valna duljina) općenito poboljšava razlučivost elektronskog mikroskopa.
- Bačena bejzbol loptica također ima de Broglieovu valnu duljinu, ali preveliku da bi se ikad primijetila. Koristeći λ = h/p s tipičnom količinom gibanja loptice, objasni zašto su učinci valova tvari vidljivi samo za iznimno lake čestice poput elektrona.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- Dobro došli u de Broglieov elektron
- Odaberi elektron
- Pritisni Pokreni
- Valna duljina iz količine gibanja
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →