Elektronu dubultspraugas interference

1 · Prognozē

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?

• 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.

2 · Iestati

1. Atver elektrona dubultspraugas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Spraugu atstatums = 100 nm, ekrāna attālums = 50 cm.
2. Ieslēdz de Broija viļņa garuma un joslu atstatuma rādījumus.
3. Iestati elektrona kinētisko enerģiju katram mēģinājumam un ieraksti interferences joslu atstatumu uz ekrāna.

3 · Vāc datus

Zīmē joslu atstatumu y (y ass) pret viļņa garumu λ (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna caur sākumpunktu?

4 · Analizē

1. 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.
2. 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.

5 · Paplašina

1. 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”.
2. 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?

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas