Modernā fizika
Elektrona dubultsprauga
Pārslēdz uz dubultspraugas režīmu — joslas mainās ar λ un spraugas atstatumu.
Elektrona dubultsprauga — interaktīva Modernā fizika simulācija. Pārslēdz uz dubultspraugas režīmu — joslas mainās ar λ un spraugas atstatumu. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Matērijas viļņu interference
Pārslēdz uz dubultspraugas režīmu — joslas mainās ar λ un spraugu atstatumu.
Elektroni cauri divām spraugām rada interferenci kā fotoni, bet de Broija viļņa garumi kilovoltu elektroniem ir pikometri — raksti ir smalki. Eksperiments pārspīlē viļņa garumu klašu mērogā, lai joslu atstatums Δy = λL/d būtu redzams, spraugu atstatumam vai enerģijai mainoties.
- Δy = λL/d
- Viļņa—daļiņas duālisms
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
Elektroni, šauti pa vienam cauri divām šaurām spraugām, uzkrāj interferences rakstu uz ekrāna, tāpat kā gaismas viļņi. Vai ātrāks elektrons (īsāks de Broija viļņa garums) rada platākas vai šaurākas interferences joslas?
Prognozes, ko svērt
- Šaurākas joslas — joslu atstatums ir proporcionāls viļņa garumam, un ātrākiem elektroniem ir īsāki viļņa garumi.
- Platākas joslas ātrākiem elektroniem.
- Joslu atstatums nav atkarīgs no elektrona ātruma.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Kinētiskā enerģija K (eV)
Ko tu mēri:
- De Broija viļņa garums λ (pm)
- Joslu atstatums y (cm)
Kā izpēte norit
- Atver elektrona dubultspraugas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Spraugu atstatums = 100 nm, ekrāna attālums = 50 cm.
- Ieslēdz de Broija viļņa garuma un joslu atstatuma rādījumus.
- Iestati elektrona kinētisko enerģiju katram mēģinājumam un ieraksti interferences joslu atstatumu uz ekrāna.
Noteicošais vienādojums
Elektrona interferences joslu atstatums — λ = h/p
Tāpat kā ar gaismu, divi koherenti viļņu avoti ar atstatumu d rada interferences joslas ar atstatumu y = λL/d uz ekrāna attālumā L. Elektroniem λ ir de Broija viļņa garums h/√(2mK), tāpēc ātrāki elektroni rada ciešāk izvietotas joslas.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini λ = h/√(2m_eK), tad joslu atstatumu y = λL/d ar ekrāna attālumu L = 50 cm un spraugu atstatumu d = 100 nm. Salīdzini abus ar tabulu.
- Izskaidro, kāpēc šī ir tieši tā pati dubultspraugas joslu formula, kas izmantota gaismai — kad tu pieņem, ka elektroniem ir viļņa garums, to interferences raksts paklausa identiskai viļņu matemātikai.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Ievērojami, ka šis interferences raksts uzkrājas pat tad, kad elektroni tiek šauti cauri iekārtai pa vienam, ar gariem starplaikiem. Izskaidro, kāpēc tas izslēdz ideju, ka elektroni vienkārši interferē VIENS AR OTRU, un tā vietā norāda, ka katrs elektrons kaut kā „interferē pats ar sevi”.
- Ja tu uzstādītu detektoru, lai noteiktu, cauri kurai spraugai katrs elektrons patiesi gāja, interferences raksts izzūd — tu iegūsti divas vienkāršas joslas tā vietā. Kāpēc „kurš ceļš” mērīšana fundamentāli iznīcina viļņu interferenci?
- 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 dubultspraugas eksperimentā
- Atlasīts elektronu
- Nospied „Atskaņot”
- Gaišās un tumšās joslas
- 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 →