Fisica moderna
Pacchetto d'onda di elettroni lenti
Un K basso dà una lunghezza d'onda di de Broglie grande sul banco in scala λ.
Pacchetto d'onda di elettroni lenti — simulazione interattiva (Fisica moderna). Un K basso dà una lunghezza d'onda di de Broglie grande sul banco in scala λ. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Elettroni a lunga λ
Un K basso dà una lunga λ di de Broglie sul banco in scala λ.
Bassa energia cinetica significa piccola quantità di moto e lunga λ di de Broglie, quindi diffrazione e interferenza dominano sui percorsi corpuscolari. Questo preset usa elettroni lenti perché λ sia grande sul banco e il comportamento ondulatorio evidente.
- λ = h/p
- K basso → λ lunga
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Un elettrone lento ha λ maggiore di uno veloce. La sua natura ondulatoria è più facile o più difficile da osservare?
Previsioni da valutare
- Più difficile per i lenti.
- Più facile: λ maggiore (comparabile ai passaggi atomici o alle fenditure) rende diffrazione e interferenza più marcate.
- Gli effetti ondulatori non dipendono da λ.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Energia cinetica K (eV)
Cosa misuri:
- λ di de Broglie (pm)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset slow-electron-wave e premi Reimposta. Qui gli elettroni vanno molto più lenti che in electron-de-broglie.
- Attiva la lettura della λ.
- Imposta la KE (bassa) per ogni prova e registra la λ.
Equazione che governa
λ di de Broglie a bassa energia — λ = h/p
Poiché λ = h/√(2mK), abbassare l'energia cinetica di un elettrone ne aumenta la lunghezza d'onda di de Broglie — le particelle lente, 'fredde', hanno il comportamento ondulatorio più pronunciato e facile da osservare.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola λ = h/√(2m_eK) usando K nell'intervallo 5-20 eV. Confronta con la tabella — nota che queste lunghezze d'onda (centinaia di pm) sono più lunghe di quelle dell'esperimento electron-de-broglie a energia maggiore.
- Spiega perché abbassare l'energia cinetica (abbassare la quantità di moto) aumenta sempre la lunghezza d'onda di de Broglie, usando λ = h/p.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- Davisson-Germer (1927) diffondeva elettroni lenti (decine di eV) su un cristallo di nichel osservando una figura che combaciava con la λ prevista: la prima conferma diretta delle onde di materia. Spiega perché elettroni lenti (λ comparabile ai passaggi atomici) erano la scelta giusta.
- Il raffreddamento laser porta atomi a energie bassissime, con λ abbastanza grandi da osservare effetti quantistici vistosi (condensati di Bose-Einstein). Spiega il principio che lega «più freddo» a «più ondulatorio».
- 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
- Benvenuto all'elettrone lento
- Seleziona l'elettrone
- Premi Play
- Lunga λ a bassa energia
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
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