電子の二重スリット干渉

1 · 予測

一度に一個ずつ二本の狭いスリットへ発射された電子は、光波と同じようにスクリーン上に干渉パターンを作る。より速い電子（より短いド・ブロイ波長）は、干渉縞の幅を広くするか狭くするか？

• 縞は狭くなる — 縞間隔は波長に比例し、速い電子ほど波長が短い。
• 速い電子では縞が広くなる。
• 縞間隔は電子速度に依存しない。

2 · 準備

1. electron-double-slit プリセットを開き、「リセット」を押す。スリット間隔 = 100 nm、スクリーンまでの距離 = 50 cm である。
2. ド・ブロイ波長と縞間隔の表示を有効にする。
3. 各試行の電子の運動エネルギーを設定し、スクリーン上の干渉縞間隔を記録する。

3 · データ収集

3回の試行について、縞間隔 y（縦軸）を波長 λ（横軸）に対してプロットする。原点を通る直線になるか？

4 · 分析

1. 1回の試行について λ = h/√(2m_eK) を計算し、次にスクリーンまでの距離 L = 50 cm とスリット間隔 d = 100 nm を用いて縞間隔 y = λL/d を計算する。両方を表と比較する。
2. 電子に波長があると認めれば、その干渉パターンが光に使うものとまったく同じ波の数学に従う理由を説明する。これは光で使われる二重スリットの縞の式と正確に同じである。

5 · 発展

1. 驚くべきことに、電子を一個ずつ、長い間隔を空けて装置へ通しても、この干渉パターンは積み上がる。電子が単に*互いに*干渉しているという考えをこれが排除し、各電子が何らかの方法で「自分自身と干渉する」ことを示す理由を説明する。
2. 各電子が実際にどちらのスリットを通ったかを調べる検出器を置くと、干渉パターンは消え、二本の単純な帯になる。「どの経路か」を測定することが波の干渉を根本的に壊す理由は何か？

この実験の物理

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