Interferenza elettronica a doppia fenditura
1 · Prevedi
Elettroni sparati uno alla volta tra due fenditure strette costruiscono una figura d'interferenza, come le onde luminose. Un elettrone più veloce (λ minore) produce frange più larghe o più strette?
- Più strette: il passo è proporzionale a λ, e i veloci hanno λ minore.
- Più larghe per i veloci.
- Il passo non dipende dalla velocità.
2 · Configurazione
- Apri il preset electron-double-slit e premi Reset. Separazione delle fenditure = 100 nm, distanza dello schermo = 50 cm.
- Attiva le letture di λ e passo delle frange.
- Imposta la KE per ogni prova e registra il passo sullo schermo.
3 · Raccogli dati
| Energia cinetica K (eV) | λ di de Broglie (pm) | Passo frange y (cm) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
Traccia y (asse y) contro λ (asse x) per le tre prove. Retta per l'origine?
4 · Analizza
- Per una prova, calcola λ = h/√(2m_eK), poi l'interfranga y = λL/d con distanza dello schermo L = 50 cm e separazione delle fenditure d = 100 nm. Confronta entrambi con la tabella.
- Spiega perché è esattamente la stessa formula delle frange della luce: accettato che gli elettroni hanno λ, la loro interferenza obbedisce alla stessa matematica ondulatoria.
5 · Estendi
- La figura si costruisce anche sparando gli elettroni uno alla volta, con lunghi intervalli. Spiega perché questo esclude che interferiscano TRA LORO e suggerisce che ciascuno «interferisce con se stesso».
- Con un rivelatore che accerta da quale fenditura passa ciascun elettrone, la figura scompare — restano due bande semplici. Perché «misurare il percorso» distrugge l'interferenza?
La fisica dietro questo esperimento
Passo delle frange elettroniche
Proprio come con la luce, due sorgenti d'onda coerenti separate di d producono frange di interferenza spaziate y = λL/d su uno schermo a distanza L. Per gli elettroni, λ è la lunghezza d'onda di de Broglie h/√(2mK): elettroni più veloci producono frange più ravvicinate.