इलेक्ट्रॉन द्वि-छिद्र व्यतिकरण

1 · अनुमान

दोन अरुंद छिद्रांतून एकावेळी एक-एक फेकले जाणारे इलेक्ट्रॉन पडद्यावर प्रकाश-तरंगांप्रमाणेच व्यतिकरण-आकृती उभारतात. जलद इलेक्ट्रॉन (लहान द ब्रॉग्ली तरंगलांबी) रुंद की अरुंद व्यतिकरण-पट्ट्या तयार करतो?

2 · मांडणी

  1. इलेक्ट्रॉन-डबल-स्लिट प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. छिद्र-अंतर = 100 nm, पडदा-अंतर = 50 cm.
  2. द ब्रॉग्ली तरंगलांबी व पट्टी-अंतर वाचने सुरू करा.
  3. प्रत्येक फेरीसाठी इलेक्ट्रॉनाची गतिज ऊर्जा निश्चित करा व पडद्यावरील व्यतिकरण पट्टी-अंतर नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

गतिज ऊर्जा K (eV)द ब्रॉग्ली तरंगलांबी λ (pm)पट्टी-अंतर y (cm)
100.00
150.00
200.00

तुमच्या तीन फेर्यांसाठी पट्टी-अंतर y (y-अक्ष) विरुद्ध तरंगलांबी λ (x-अक्ष) काढा. रेषा उगमातून सरळ जाते का?

4 · विश्लेषण

  1. एका फेरीसाठी λ = h/√(2m_eK) काढा, मग पडदा-अंतर L = 50 cm व छिद्र-अंतर d = 100 nm सह पट्टी-अंतर y = λL/d. दोन्ही तक्त्याशी तुलना करा.
  2. हे प्रकाशासाठी वापरले जाणारे नेमके तेच द्वि-छिद्र पट्टी-सूत्र का आहे ते स्पष्ट करा — इलेक्ट्रॉनांना तरंगलांबी आहे हे मानल्यावर त्यांची व्यतिकरण-आकृती तितकीच तरंग-गणित पाळते.

5 · विस्तार

  1. अचंभित करणारी गोष्ट: इलेक्ट्रॉन एकावेळी एकटा, मोठ्या कालांतरांनी फेकले जात असतानाही ही व्यतिकरण-आकृती उभी राहते. यावरून इलेक्ट्रॉन एकमेकांशी व्यतिकृत होत असल्याची कल्पना का बाद पडते, व उलट प्रत्येक इलेक्ट्रॉन कसा 'स्वतःशीच व्यतिकृत' होतो असे सुचवते ते स्पष्ट करा.
  2. प्रत्येक इलेक्ट्रॉन खरेतर कोणत्या छिद्रातून गेला हे ठरवण्यासाठी शोधक बसवल्यास, व्यतिकरण-आकृती गायब होते — उलट दोन साध्या पट्ट्या मिळतात. 'कोणता मार्ग' मोजणे तरंग-व्यतिकरण मूलतः का नष्ट करू शकते?'

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

द ब्रॉग्ली तरंगलांबी

संवेग p असलेला इलेक्ट्रॉन λ = h/p = h/√(2mK) तरंगलांबीसह तरंगासारखा वागतो — हीच तरंगलांबी व्यतिकरण-आकृती ठरवते. प्रकाशाप्रमाणेच, d अंतरावर वेगळ्या दोन सुसंगत स्रोतांपासून L अंतरावरील पडद्यावर y = λL/d अंतराच्या पट्ट्या मिळतात; जलद (जास्त-K) इलेक्ट्रॉनाची λ लहान असते म्हणून पट्ट्या जास्त दाट.

← प्रयोगाकडे परत

आधुनिक भौतिकशास्त्र

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका