Moderna fizika
Elektronski dvostruki otvor
Prebaci u način dva otvora — pruge se skaliraju s λ i razmakom otvora.
Elektronski dvostruki otvor — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Prebaci u način dva otvora — pruge se skaliraju s λ i razmakom otvora. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Interferencija valova tvari
Prebaci u način dva otvora — pruge se skaliraju s λ i razmakom otvora.
Elektroni kroz dva otvora daju interferenciju poput fotona, ali su de Broglieove valne duljine za kilovoltne elektrone pikometri — uzorci su fini. Postav preuveličava valnu duljinu na školsku skalu da razmak pruga Δy = λL/d bude vidljiv kad se razmak otvora ili energija mijenja.
- Δy = λL/d
- Dualnost val–čestica
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
Elektroni ispaljivani jedan po jedan kroz dva uska otvora izgrađuju interferencijski uzorak na zaslonu, baš kao valovi svjetlosti. Stvara li brži elektron (kraća de Broglieova valna duljina) šire ili uže interferencijske pruge?
Predviđanja za odvagnuti
- Uže pruge — razmak pruga razmjeran je valnoj duljini, a brži elektroni imaju kraće valne duljine.
- Šire pruge za brže elektrone.
- Razmak pruga ne ovisi o brzini elektrona.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Kinetička energija K (eV)
Što mjeriš:
- De Broglieova valna duljina λ (pm)
- Razmak pruga y (cm)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav electron-double-slit i pritisni Resetiraj. Razmak otvora = 100 nm, udaljenost zaslona = 50 cm.
- Omogući očitanja de Broglieove valne duljine i razmaka pruga.
- Postavi kinetičku energiju elektrona za svaki pokušaj i zabilježi razmak interferencijskih pruga na zaslonu.
Odgovarajuća jednadžba
Razmak interferencijskih pruga elektrona — λ = h/p
Kao i sa svjetlošću, dva koherentna izvora valova razdvojena udaljenošću d daju interferencijske pruge razmaknute s y = λL/d na zaslonu na udaljenosti L. Za elektrone, λ je de Broglieova valna duljina h/√(2mK), pa brži elektroni daju gušće pruge.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj λ = h/√(2m_eK), zatim razmak pruga y = λL/d koristeći udaljenost zaslona L = 50 cm i razmak otvora d = 100 nm. Usporedi oba s tablicom.
- Objasni zašto je ovo točno ista formula pruga dvostrukog otvora korištena za svjetlost — jednom kad prihvatiš da elektroni imaju valnu duljinu, njihov interferencijski uzorak sluša identičnu matematiku valova.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Remarkabilno, ovaj interferencijski uzorak izgrađuje se čak i kad se elektroni ispaljuju kroz aparat jedan po jedan, s dugim razmacima između njih. Objasni zašto to isključuje ideju da elektroni jednostavno interferiraju JEDNI S DRUGIMA, a umjesto toga sugerira da svaki elektron nekako „interferira sam sa sobom“.
- Kad bi postavio detektor za određivanje kroz koji je otvor svaki elektron stvarno prošao, interferencijski uzorak nestaje — dobiješ dvije jednostavne trake. Zašto bi „mjerenje kojim putem“ fundamentalno uništilo valnu interferenciju?
- 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 elektronski dvostruki otvor
- Odaberi elektron
- Pritisni Pokreni
- Svijetle i tamne pruge
- 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 →