Modernā fizika
Elektrona de Broija viļņa garums
Palielini K — λ = h/p saraujas, augot kustības daudzumam.
Elektrona de Broija viļņa garums — interaktīva Modernā fizika simulācija. Palielini K — λ = h/p saraujas, augot kustības daudzumam. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
de Broija viļņa garums
Palielini K — λ = h/p saraujas, kustības daudzumam augot.
de Broija piedāvāja matērijas viļņus ar viļņa garumu λ = h/p. Elektroni iegūst īsāku viļņa garumu, kustības daudzumam augot, tiltojot daļiņu un viļņu aprakstus. Šī sakarība ir pamatā elektronu mikroskopiem un kristālu difrakcijai, kur spraugām jābūt salīdzināmām ar λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Luī de Broija piedāvāja, ka daļiņām kā elektroniem arī ir viļņa garums, ne tikai gaismai. Vai ātrākam (augstākas kinētiskās enerģijas) elektronam ir garāks vai īsāks de Broija viļņa garums?
Prognozes, ko svērt
- Garāks viļņa garums ātrākiem elektroniem.
- Viļņa garums nav atkarīgs no kinētiskās enerģijas.
- Īsāks — augstāka kinētiskā enerģija nozīmē augstāku kustības daudzumu, un viļņa garums ir apgriezti proporcionāls kustības daudzumam.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Kinētiskā enerģija K (eV)
Ko tu mēri:
- De Broija viļņa garums λ (pm)
Kā izpēte norit
- Atver elektrona de Broija eksperimentu un nospied Atiestatīt.
- Ieslēdz de Broija viļņa garuma rādījumu.
- Iestati elektrona kinētisko enerģiju katram mēģinājumam un ieraksti tā de Broija viļņa garumu.
Noteicošais vienādojums
de Broija viļņa garums — λ = h/p
Katrai daļiņai ar kustības daudzumu p ir piesaistīts viļņa garums λ = h/p. Nereativitātes daļiņai ar kinētisko enerģiju K tas kļūst λ = h/√(2mK) — tieša gaismas viļņa—daļiņas duālisma paplašinājums uz matēriju.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini λ = h/√(2m_eK) ar h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (pārvēršot K no eV uz džouliem). Salīdzini ar tabulu.
- Izskaidro, izmantojot λ = h/p un p = √(2m_eK), kāpēc augstāka kinētiskā enerģija (un tāpēc augstāks kustības daudzums) rada ĪSĀKU viļņa garumu — pretēja sakarība nekā fotonam E = hc/λ.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Elektronu mikroskopi izmanto elektrona sīko de Broija viļņa garumu (daudz īsāku nekā redzamā gaisma), lai izšķirtu detaļas, kas ir daudz sīkākas, nekā optiskais mikroskops jebkad spētu. Izskaidro, kāpēc augstākas enerģijas elektronu (īsāks viļņa garums) izmantošana parasti uzlabo elektronu mikroskopa izšķirtspēju.
- Iemestai beisbola bumbai arī ir de Broija viļņa garums, bet pārāk mazs, lai jebkad pamanītu. Izmantojot λ = h/p ar beisbola bumbas tipisko kustības daudzumu, izskaidro, kāpēc matērijas viļņu efekti ir novērojami tikai ārkārtīgi vieglām daļiņām kā elektroni.
- 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
- Sveicināts elektrona de Broija eksperimentā
- Atlasīts elektronu
- Nospied „Atskaņot”
- Viļņa garums no kustības daudzuma
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →