de Broglieovi valovi tvari: valna duljina elektrona

1 · Predviđanje

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?

• 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.

2 · Postava

1. Otvori postav electron-de-broglie i pritisni Resetiraj.
2. Omogući očitanje de Broglieove valne duljine.
3. Postavi kinetičku energiju elektrona za svaki pokušaj i zabilježi njegovu de Broglieovu valnu duljinu.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj valnu duljinu λ (y-os) naspram 1/√K (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

1. 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.
2. 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.

5 · Proširenje

1. 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.
2. 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.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis