현대 물리
전자 이중 슬릿
이중 슬릿 모드로 전환하세요 — 무늬 간격이 λ와 슬릿 간격에 비례합니다.
전자 이중 슬릿 — 인터랙티브 현대 물리 시뮬레이션. 이중 슬릿 모드로 전환하세요 — 무늬 간격이 λ와 슬릿 간격에 비례합니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
물질파 간섭
이중 슬릿 모드로 전환하세요 — 무늬 간격은 λ와 슬릿 간격에 비례합니다.
두 슬릿을 통과하는 전자는 광자처럼 간섭무늬를 만들지만, 킬로볼트 전자의 드브로이 파장은 피코미터 단위라서 무늬가 매우 미세합니다. 이 프리셋은 파장을 교실 규모로 과장하여 슬릿 간격이나 에너지가 바뀔 때 무늬 간격 Δy = λL/d가 눈에 보이도록 합니다.
- Δy = λL/d
- 파동-입자 이중성
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
두 개의 좁은 슬릿을 통해 한 번에 하나씩 발사된 전자는 광파처럼 화면에 간섭 패턴을 형성합니다. 더 빠른 전자(더 짧은 드 브로이 파장)가 간섭 줄무늬를 더 넓거나 더 좁게 생성합니까?
검토할 예측
- 더 좁은 무늬 - 무늬 간격은 파장에 비례하며, 전자가 빠를수록 파장은 더 짧아집니다.
- 더 빠른 전자는 더 넓은 무늬를 만듭니다.
- 프린지 간격은 전자 속도에 의존하지 않습니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 운동에너지 K (eV)
측정하는 것:
- 드브로이 파장 λ (pm)
- 무늬 간격 y (cm)
실험 진행 방법
- electron-double-slit 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 슬릿 분리 = 100nm, 스크린 거리 = 50cm.
- 드브로이 파장 및 무늬 간격 표시를 활성화하세요.
- 각 시행에 대해 전자의 운동 에너지를 설정하고 화면에 간섭 줄무늬 간격을 기록합니다.
지배방정식
드 브로이 파장 — λ = h/p
운동량 p를 가진 전자는 파장 λ = h/p = h/√(2mK)인 파동처럼 행동합니다 — 이 파장이 이후 간섭 무늬를 결정합니다. 빛에서와 마찬가지로, 거리 d만큼 떨어진 두 결맞음 광원은 거리 L의 스크린에 y = λL/d 간격의 무늬를 만듭니다. 더 빠른(K가 더 큰) 전자는 λ가 짧아서 무늬 간격이 더 촘촘해집니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에서는 λ = h/√(2m_eK)를 계산한 다음 스크린 거리 L = 50cm 및 슬릿 분리 d = 100nm를 사용하여 줄무늬 간격 y = λL/d를 계산합니다. 두 가지를 모두 표와 비교해보세요.
- 이것이 빛에 쓰이는 이중 슬릿 무늬 공식과 정확히 동일한 이유를...
실험 밖에서의 활용
- 놀랍게도 이 간섭 패턴은 전자가 장치를 통해 한 번에 하나씩 긴 간격을 두고 발사될 때에도 형성됩니다. 왜 이것이 전자가 단순히 서로 간섭하고 있다는 생각을 배제하고 대신에 각 전자가 어떻게든 '자기 자신을 간섭'한다고 제안하는지 설명하십시오.
- 각 전자가 실제로 어느 슬릿을 통과했는지 확인하기 위해 검출기를 설정하면 간섭 패턴이 사라지고 대신 두 개의 간단한 밴드가 나타납니다. 왜 '어떤 경로를 측정'하는 것이 파동 간섭을 근본적으로 파괴할 수 있을까요?
- 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
- 전자 이중 슬릿에 오신 것을 환영합니다
- 전자 선택
- 재생을 누르세요
- 밝은·어두운 무늬
- 속성 패널 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.