전자 이중 슬릿 간섭

1 · 예측

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?

• 더 좁은 무늬 - 무늬 간격은 파장에 비례하며, 전자가 빠를수록 파장은 더 짧아집니다.
• 더 빠른 전자를 위한 더 넓은 무늬.
• 프린지 간격은 전자 속도에 의존하지 않습니다.

2 · 설정

1. electron-double-slit 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 슬릿 분리 = 100nm, 스크린 거리 = 50cm.
2. 드브로이 파장 및 무늬 간격 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대해 전자의 운동 에너지를 설정하고 화면에 간섭 줄무늬 간격을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 무늬 간격 y(y축)를 파장 λ(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 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.
2. 이것이 빛에 사용되는 double-slit 프린지 공식과 정확히 동일한 이유를 설명하십시오. 전자에 파장이 있다는 사실을 받아들이면 전자의 간섭 패턴이 동일한 파동 수학을 따릅니다.

5 · 확장

1. 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.
2. 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?

이 실험의 물리학

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