Fizik Moden
Dwicelah elektron
Tukar ke mod dwicelah -- jalur berskala dengan λ dan jarak pisah celah.
Dwicelah elektron — simulasi Fizik Moden interaktif. Tukar ke mod dwicelah -- jalur berskala dengan λ dan jarak pisah celah. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Interferens gelombang-jirim
Tukar ke mod dwicelah -- jalur berskala dengan λ dan pemisahan celah.
Elektron melalui dua celah menghasilkan interferens seperti foton, tetapi panjang gelombang de Broglie bagi elektron kilovolt ialah pikometer -- coraknya halus. Praset ini melebih-lebihkan panjang gelombang pada skala kelas supaya jarak jalur Δy = λL/d kelihatan apabila pemisahan celah atau tenaga berubah.
- Δy = λL/d
- Dualiti gelombang–zarah
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Elektron ditembak satu demi satu melalui dua celah sempit membina corak interferens pada skrin, sepertimana gelombang cahaya. Adakah elektron lebih pantas (panjang gelombang de Broglie lebih pendek) menghasilkan jalur interferens lebih lebar atau lebih sempit?
Ramalan untuk ditimbang
- Jalur lebih sempit -- jarak jalur berkadar dengan panjang gelombang, dan elektron lebih pantas mempunyai panjang gelombang lebih pendek.
- Jalur lebih lebar bagi elektron lebih pantas.
- Jarak jalur tidak bergantung pada laju elektron.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Tenaga kinetik K (eV)
Apa yang anda ukur:
- Panjang gelombang de Broglie λ (pm)
- Jarak jalur y (cm)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset dwicelah-elektron dan tekan Set semula. Pemisahan celah = 100 nm, jarak skrin = 50 cm.
- Aktifkan bacaan panjang-gelombang-de-Broglie dan jarak-jalur.
- Tetapkan tenaga kinetik elektron bagi setiap percubaan dan rekod jarak jalur interferens pada skrin.
Persamaan pengawal
Panjang Gelombang de Broglie — λ = h/p
Elektron dengan momentum p berkelakuan sebagai gelombang berpanjang gelombang λ = h/p = h/√(2mK) -- inilah panjang gelombang yang kemudian menetapkan corak interferens. Seperti cahaya, dua sumber koheren dipisahkan jarak d menghasilkan jalur berjarak y = λL/d pada skrin berjarak L; elektron lebih pantas (K lebih tinggi) mempunyai λ lebih pendek dan justeru jalur lebih rapat.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira λ = h/√(2m_eK), kemudian jarak jalur y = λL/d menggunakan jarak skrin L = 50 cm dan pemisahan celah d = 100 nm. Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
- Terangkan mengapa ini formula jalur dwicelah yang tepat sama yang digunakan untuk cahaya -- setelah anda menerima bahawa elektron mempunyai panjang gelombang, corak interferens mereka mematuhi matematik gelombang yang serupa.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Luar biasanya, corak interferens ini terbina walaupun ketika elektron ditembak melalui radas satu demi satu, dengan jurang panjang antara mereka. Terangkan mengapa ini menolak idea bahawa elektron sekadar berinterferens antara SESAMA MEREKA, dan sebaliknya mencadangkan setiap elektron entah bagaimana 'berinterferens dengan dirinya sendiri.'
- Jika anda menyediakan satu pengesan untuk menentukan celah mana setiap elektron benar-benar melalui, corak interferens lenyap -- anda mendapat dua jalur ringkas sebagai ganti. Mengapa 'mengukur laluan mana' mungkin memusnahkan interferens gelombang secara asas?
- 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
- Selamat datang ke Dwicelah Elektron
- Pilih elektron itu
- Tekan Main
- Jalur cerah dan gelap
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.