De Broilio medžiagos bangos: elektrono bangos ilgis

1 · Spėk

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?

• 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.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „De Broilio medžiagos bangos“ eksperimentą ir spausk Atstatyti.
2. Įjunk de Broilio bangos ilgio rodmuo.
3. Nustatyk elektrono kinetinę energiją kiekvienam bandymui ir užsirašyk jo de Broilio bangos ilgį.

3 · Rink duomenis

Braišyk bangos ilgį λ (y ašis) prieš 1/√K (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?

4 · Analizuok

1. 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.
2. 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.

5 · Išplėsk

1. 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.
2. 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.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai