Modern fizika
Lassú elektron hullámcsomag
Az alacsony K hosszú de Broglie-hullámhosszt ad a λ-skálájú munkapadon.
Lassú elektron hullámcsomag — interaktív Modern fizika szimuláció. Az alacsony K hosszú de Broglie-hullámhosszt ad a λ-skálájú munkapadon. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Hosszúhullámú elektronok
Az alacsony K hosszú de Broglie-hullámhosszt ad a λ-skálájú munkapadon.
Az alacsony mozgási energia kicsi impulzust és hosszú de Broglie-hullámhosszút jelent, tehát a diffrakció és interferencia hatásai dominálnak a részecskeszerű pályákon. Ez az előbeállítás lassú elektronokat használ, hogy a λ nagy legyen a munkapadon, és a hullámviselkedés nyilvánvaló legyen.
- λ = h/p
- Alacsony K → hosszú λ
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
Egy lassú elektron hosszabb de Broglie-hullámhosszal bír, mint egy gyors. Ez azt jelenti, hogy egy lassú elektron hullámtermészete könnyebben vagy nehezebben figyelhető meg kísérletileg?
Mérlegelendő jóslatok
- Nehezebben megfigyelhető a lassú elektronoknál.
- Könnyebben — a hosszabb hullámhossz (az atomközi távolságokhoz vagy résméretekhez hasonlítható) kifejezettebbé és kimutathatóbbá teszi az elhajlási és interferencia-hatásokat.
- A hullámhatások nem függnek az elektron hullámhosszától.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Mozgási energia K (eV)
Amit mérsz:
- de Broglie-hullámhossz λ (pm)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a slow-electron-wave előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Ezek az elektronok sokkal lassabban mozognak, mint az electron-de-broglie kísérletben.
- Engedélyezd a de Broglie-hullámhossz kijelzőt.
- Állítsd be az elektron (alacsony) mozgási energiáját minden mérésnél, és rögzítsd a de Broglie-hullámhosszát.
Vezéregyenlet
De Broglie-hullámhossz alacsony energiánál — λ = h/p
Mivel λ = h/√(2mK), az elektron mozgási energiájának csökkentése növeli a de Broglie-hullámhosszát — a lassú, „hideg” részecskéknek a legkifejezettebb, legkönnyebben megfigyelhető hullámviselkedése.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a λ = h/√(2m_eK) 5-20 eV tartománybeli K-val. Hasonlítsd a táblázathoz — vedd észre, hogy ezek a hullámhosszak (százával pm) hosszabbak, mint a nagyobb energiájú electron-de-broglie kísérleté.
- Magyarázd meg a λ = h/p-vel, miért mindig növeli a de Broglie-hullámhosszat a mozgási energia csökkentése (az impulzus csökkentése).
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Az 1927-es Davisson-Germer kísérlet lassú elektronokat (ehhez hasonló, tíz eV-os energiákkal) szórt nikkelkristályon, és pontosan a jósolt de Broglie-hullámhossznak megfelelő elhajlási mintát figyelt meg — az anyaghullámok első közvetlen kísérleti megerősítése. Magyarázd meg, miért voltak a lassú elektronok (a kristály atomközi távolságával összemérhető hullámhosszal) a helyes választás ehhez a kísérlethez.
- A lézerhűtéshez hasonló technikák rendkívül alacsony mozgási energiájúra lassíthatják az atomokat, olyan nagy de Broglie-hullámhosszat adva nekik, hogy feltűnő kvantum-hullámhatások (mint a Bose-Einstein-kondenzátumok) figyelhetők meg. Magyarázd meg az „hidegebb” és „hullámszerűbb” közti általános elvet.
- 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 a Lassú elektronhullámnál
- Válaszd ki az elektront
- Nyomd meg az Indítást
- Hosszú λ alacsony energiánál
- 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.