Modernioji fizika
Elektrono de Broilio bangos ilgis
Kelk K — λ = h/p traukiasi didėjant judesio kiekiui.
Elektrono de Broilio bangos ilgis — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Kelk K — λ = h/p traukiasi didėjant judesio kiekiui. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
de Broilio bangos ilgis
Kelk K — λ = h/p traukiasi judesio kiekiui augant.
de Broilis pasiūlė medžiagos bangas su bangos ilgiu λ = h/p. Elektronai gauna trumpesnį bangos ilgį judesio kiekiui kylant, tilpdami dalelių ir bangų aprašymus. Šis sąryšis guli po elektroniniais mikroskopais ir kristalų difrakcija, kur plyšiai turi būti palyginami su λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Louisas de Broilis pasiūlė, kad dalelės, kaip elektronai, taip pat turi bangos ilgį, ne tik šviesa. Ar greitesnis (didesnės kinetinės energijos) elektronas turi ilgesnį ar trumpesnį de Broilio bangos ilgį?
Svarstytini spėjimai
- Ilgesnį bangos ilgį greitesniems elektronams.
- Bangos ilgis nepriklauso nuo kinetinės energijos.
- Trumpesnį — didesnė kinetinė energija reiškia didesnį judesio kiekį, o bangos ilgis atvirkščiai proporcingas judesio kiekiui.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Kinetinė energija K (eV)
Ką tu matauji:
- de Broilio bangos ilgis λ (pm)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „De Broilio medžiagos bangos“ eksperimentą ir spausk Atstatyti.
- Įjunk de Broilio bangos ilgio rodmuo.
- Nustatyk elektrono kinetinę energiją kiekvienam bandymui ir užsirašyk jo de Broilio bangos ilgį.
Valdančioji lygtis
de Broilio bangos ilgis — λ = h/p
Kiekviena dalelė su judesio kiekiu p turi susietą bangos ilgį λ = h/p. Nereliatyvistinei dalelei su kinetine energija K tai tampa λ = h/√(2mK) — tiesioginis šviesos bangos-dalelės dualizmo pratęsimas medžiagai.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok λ = h/√(2m_eK) naudodamas h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (versdamas K iš eV į džaulius). Palygink su lentele.
- Paaiškink, naudodamas λ = h/p ir p = √(2m_eK), kodėl didesnė kinetinė energija (tad didesnis judesio kiekis) gamina TRUMPESNĮ bangos ilgį — priešingas ryšys nei fotono E = hc/λ.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Elektroniniai mikroskopai išnaudoja elektrono mažytį de Broilio bangos ilgį (gerokai trumpesnį nei matoma šviesa), kad atskirtų detales, gerokai smulkesnes nei bet kada galėtų optinis mikroskopas. Paaiškink, kodėl aukštesnės energijos elektronų (trumpesnio bangos ilgio) naudojimas paprastai gerina elektroninio mikroskopo skyrai.
- Mestas beisbolo kamuolys irgi turi de Broilio bangos ilgį, bet per mažą, kad kada pastebėtum. Naudodamas λ = h/p su kamuolio tipiniu judesio kiekiu paaiškink, kodėl medžiagos bangų efektai stebimi tik itin lengvoms dalelėms, kaip elektronams.
- 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
- Sveiki atvykę prie elektrono de Broilio
- Pasirink elektroną
- Spausk Leisti
- Bangos ilgis iš judesio kiekio
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →