कमी-ऊर्जेचे इलेक्ट्रॉन: अधिक ठळक तरंग-स्वरूप

1 · अनुमान

हळू हालणाऱ्या इलेक्ट्रॉनाची द ब्रॉग्ली तरंगलांबी जलद इलेक्ट्रॉनापेक्षा लांब असते. याचा अर्थ हळू इलेक्ट्रॉनाचे तरंग-स्वरूप प्रायोगिकदृष्ट्या निरीक्षणास सोपे की कठीण?'

• हळू इलेक्ट्रॉनांसाठी निरीक्षण कठीण.
• सोपे — लांब तरंगलांबी (अणू-अंतरांशी किंवा छिद्र-आकारांशी तुलनायोग्य) विवर्तन व व्यतिकरण परिणाम जास्त ठळक व सापडण्यायोग्य बनवते.
• तरंग परिणाम इलेक्ट्रॉनाच्या तरंगलांबीवर अवलंबूण नाहीत.

2 · मांडणी

1. स्लो-इलेक्ट्रॉन-वेव्ह प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. हे इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रॉन-डी-ब्रॉग्ली प्रयोगापेक्षा खूपच हळू हालतात.
2. द ब्रॉग्ली तरंगलांबी वाचन सुरू करा.
3. प्रत्येक फेरीसाठी इलेक्ट्रॉनाची (कमी) गतिज ऊर्जा निश्चित करा व त्याची द ब्रॉग्ली तरंगलांबी नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

तुमच्या तीन फेर्यांसाठी तरंगलांबी λ (y-अक्ष) विरुद्ध 1/√K (x-अक्ष) काढा. या तरंगलांब्यांचा आकार इलेक्ट्रॉन-डी-ब्रॉग्ली प्रयोगाच्याशी तुलना करा.

4 · विश्लेषण

1. एका फेरीसाठी K 5-20 eV श्रेणीत घेऊन λ = h/√(2m_eK) काढा. तक्त्याशी तुलना करा — या तरंगलांब्या (शेकडो pm) जास्त-ऊर्जेच्या इलेक्ट्रॉन-डी-ब्रॉग्ली प्रयोगाच्यापेक्षा लांब आहेत हे पहा.
2. λ = h/p वापरून, गतिज ऊर्जा (संवेग) कमी केल्यावर द ब्रॉग्ली तरंगलांबी नेहमीच वाढते ते स्पष्ट करा.

5 · विस्तार

1. 1927 च्या डेव्हिसन-गर्मर प्रयोगाने हळू इलेक्ट्रॉन (या प्रयोगासारख्याच, दहा-दहा eV) निकल स्फटिकावर प्रकीर्णित केले व नेमक्या भाकित केलेल्या द ब्रॉग्ली तरंगलांबीशी जुळणारे विवर्तन-आकृती पाहिले — द्रव्य तरंगांचे पहिले थेट प्रायोगिक प्रमाण. हळू इलेक्ट्रॉन (स्फटिकातील अणू-अंतरांशी तुलनायोग्य तरंगलांब्यांसह) या प्रयोगासाठी योग्य निवड का होती ते स्पष्ट करा.
2. लेझर शीतनासारख्या तंत्रांनी अणूंना अत्यंत कमी गतिज ऊर्जांपर्यंत हळू करता येते, त्यांना ठळक क्वांटम तरंग परिणाम निरीक्षणयोग्य एवढी मोठी द ब्रॉग्ली तरंगलांबी देते (बोस-आईन्स्टाईन संघनासारखी). 'जितके थंड, तितके तरंगमय' जोडणारे सामान्य तत्त्व स्पष्ट करा.

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

← प्रयोगाकडे परत

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका