Modern fizika
Kettős rés elektronokkal
Válts kétréses módra — a sávok λ-vel és réstávolsággal skálázódnak.
Kettős rés elektronokkal — interaktív Modern fizika szimuláció. Válts kétréses módra — a sávok λ-vel és réstávolsággal skálázódnak. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Anyaghullám-interferencia
Válts kétréses módra — a sávok λ-vel és réstávolsággal skálázódnak.
Két résen átmenő elektronok fotonokhoz hasonlóan interferálnak, de a kilovoltos elektronok de Broglie-hullámhossza pikométeres — a mintázatok finomak. Az előbeállítás a hullámhosszot osztálytermi skálára nagyítja, hogy a sávtávolság Δy = λL/d látható legyen, amikor a réstávolság vagy az energia változik.
- Δy = λL/d
- Hullám–részecske kettősség
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egyszerre egyesével két keskeny résen át lőtt elektronok interferenciamintát építenek fel egy ernyőn, akárcsak a fényhullámok. Egy gyorsabb elektron (rövidebb de Broglie-hullámhossz) szélesebb vagy keskenyebb interferenciacsíkokat ad?
Mérlegelendő jóslatok
- Keskenyebb csíkok — a csíktávolság arányos a hullámhosszal, a gyorsabb elektronoknak pedig rövidebb a hullámhossza.
- Szélesebb csíkok a gyorsabb elektronoknál.
- A csíktávolság nem függ az elektron sebességétől.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Mozgási energia K (eV)
Amit mérsz:
- de Broglie-hullámhossz λ (pm)
- Sávtávolság y (cm)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg az electron-double-slit előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Réstávolság = 100 nm, ernyőtávolság = 50 cm.
- Engedélyezd a de Broglie-hullámhossz és csíktávolság kijelzőket.
- Állítsd be az elektron mozgási energiáját minden mérésnél, és rögzítsd az interferencia-csíktávolságot az ernyőn.
Vezéregyenlet
Elektron-interferencia sávtávolság — λ = h/p
Ahogy a fénynél, két d távolságra lévő koherens hullámforrás y = λL/d távolságú interferenciacsíkokat ad egy L távolságban lévő ernyőn. Elektronoknál λ a de Broglie-hullámhossz h/√(2mK), tehát a gyorsabb elektronok sűrűbb csíkokat adnak.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a λ = h/√(2m_eK)-t, majd a y = λL/d csíktávolságot L = 50 cm ernyőtávolsággal és d = 100 nm réstávolsággal. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért pontosan ugyanaz a kétrés-csíkképlet, mint a fényre — ha egyszer elfogadod, hogy az elektronoknak van hullámhosszuk, interferenciamintájuk azonos hullámmatematikát követ.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Figyelemre méltó módon ez az interferenciaminta akkor is felépül, ha az elektronokat egyesével lődik át a berendezésen, köztük hosszú szünetekkel. Magyarázd meg, miért zárja ez ki, hogy az elektronok egyszerűen EGYMÁSSAL interferálnak, és miért arra utal, hogy minden elektron valahogy „önmagával interferál”.
- Ha elrendeznél egy detektort, amely megállapítja, melyik résen ment át valójában minden elektron, az interferenciaminta eltűnik — helyette két egyszerű sávot kapsz. Miért semmisítheti meg alapvetően a „melyik út megmérése” a hullámininterferenciát?
- 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
- Üdv az Elektron-kétrésnél
- Válaszd ki az elektront
- Nyomd meg az Indítást
- Világos és sötét sávok
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.