de Broija matērijas viļņi: elektrona viļņa garums

1 · Prognozē

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?

• 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.

2 · Iestati

1. Atver elektrona de Broija eksperimentu un nospied Atiestatīt.
2. Ieslēdz de Broija viļņa garuma rādījumu.
3. Iestati elektrona kinētisko enerģiju katram mēģinājumam un ieraksti tā de Broija viļņa garumu.

3 · Vāc datus

Zīmē viļņa garumu λ (y ass) pret 1/√K (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna caur sākumpunktu?

4 · Analizē

1. 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.
2. 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.

5 · Paplašina

1. 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.
2. 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.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas