Modernioji fizika
Elektrono dvigubas plyšys
Perjunk į dvigubo plyšio režimą — juostos keičiasi pagal λ ir plyšių tarpą.
Elektrono dvigubas plyšys — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Perjunk į dvigubo plyšio režimą — juostos keičiasi pagal λ ir plyšių tarpą. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Medžiagos bangų interferencija
Perjunk į dvigubo plyšio režimą — juostos keičiasi pagal λ ir plyšių tarpą.
Elektronai per du plyšius sukuria interferenciją kaip fotonai, bet kilovoltinių elektronų de Broilio bangos ilgiai yra pikometrai — raštai smulkūs. Eksperimentas padidina bangos ilgį klasės masteliu, kad juostų tarpas Δy = λL/d būtų matomas keičiantis plyšių tarpui arba energijai.
- Δy = λL/d
- Bangos ir dalelės dualizmas
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
Elektronai, šaudomi po vieną per du siaurus plyšius, kaupia interferencinį raštą ekrane, kaip tai daro šviesos bangos. Ar greitesnis elektronas (trumpesnis de Broilio bangos ilgis) gamina platesnes ar siauresnes interferencines juostas?
Svarstytini spėjimai
- Siauresnes — juostų tarpas proporcingas bangos ilgiui, o greitesni elektronai turi trumpesnius bangos ilgius.
- Platesnes juostas greitesniems elektronams.
- Juostų tarpas nepriklauso nuo elektrono greičio.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Kinetinė energija K (eV)
Ką tu matauji:
- de Broilio bangos ilgis λ (pm)
- Juostų tarpas y (cm)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Elektronų dvigubo plyšio interferencija“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Plyšių tarpas = 100 nm, ekrano atstumas = 50 cm.
- Įjunk de Broilio bangos ilgio ir juostų tarpo rodmenis.
- Nustatyk elektrono kinetinę energiją kiekvienam bandymui ir užsirašyk interferencijos juostų tarpą ekrane.
Valdančioji lygtis
Elektronų interferencijos juostų tarpas — λ = h/p
Kaip ir su šviesa, du koherentūs bangų šaltiniai, atskirti d atstumu, gamina interferencines juostas, atskirtas y = λL/d ekrane L atstumu. Elektronams λ yra de Broilio bangos ilgis h/√(2mK), tad greitesni elektronai gamina tankiau išdėstytas juostas.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok λ = h/√(2m_eK), tada juostų tarpą y = λL/d naudodamas ekrano atstumą L = 50 cm ir plyšių tarpą d = 100 nm. Palygink abu su lentele.
- Paaiškink, kodėl tai tiksliai ta pati dvigubo plyšio juostų formulė, naudojama šviesai — vos priimi, kad elektronai turi bangos ilgį, jų interferencinis raštas paklūsta identiškai bangų matematikai.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Nuostabu, bet šis interferencinis raštas kaupiasi net kai elektronai šaunami per aparatą po vieną, su ilgomis pertraukomis. Paaiškink, kodėl tai atminta idėją, kad elektronai tiesiog interferuoja VIENAS SU KITU, ir vietoj to rodo, kad kiekvienas elektronas kažkaip „interferuoja pats su savimi“.
- Jei pastatytum detektorių, kad nustatytum, pro kurį plyšį kiekvienas elektronas iš tikrųjų praėjo, interferencinis raštas dingsta — vietoj to gauni dvi paprastas juostas. Kodėl „kelio, kuriuo nuėjo, matavimas“ fundamentaliai sunaikina bangų interferenciją?
- 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 dvigubo plyšio
- Pasirink elektroną
- Spausk Leisti
- Šviesios ir tamsios juostos
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →