Elektron Tenaga-Rendah: Sifat Gelombang Lebih Ketara

1 · Ramal

Elektron yang bergerak perlahan mempunyai panjang gelombang de Broglie lebih panjang daripada yang pantas. Adakah ini bermakna sifat gelombang elektron perlahan lebih mudah atau lebih sukar diperhatikan secara eksperimen?

• Lebih sukar diperhatikan bagi elektron perlahan.
• Lebih mudah -- panjang gelombang lebih panjang (setanding jarak atom atau saiz celah) menjadikan kesan belauan dan interferens lebih ketara dan boleh dikesan.
• Kesan gelombang tidak bergantung pada panjang gelombang elektron.

2 · Susun

1. Buka praset gelombang-elektron-perlahan dan tekan Set semula. Elektron-elektron ini bergerak jauh lebih perlahan daripada eksperimen elektron-de-broglie.
2. Aktifkan bacaan panjang-gelombang-de-Broglie.
3. Tetapkan tenaga kinetik (rendah) elektron bagi setiap percubaan dan rekod panjang gelombang de Broglie-nya.

3 · Kumpul Data

Plot panjang gelombang λ (paksi-y) melawan 1/√K (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Bandingkan skala panjang gelombang ini dengan eksperimen elektron-de-broglie.

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira λ = h/√(2m_eK) menggunakan K dalam julat 5-20 eV. Bandingkan dengan jadual -- perhatikan panjang gelombang ini (ratusan pm) lebih panjang daripada eksperimenelektron-de-broglie bertenaga lebih tinggi.
2. Terangkan mengapa penurunan tenaga kinetik (menurunkan momentum) sentiasa meningkatkan panjang gelombang de Broglie, menggunakan λ = h/p.

5 · Lanjutkan

1. Eksperimen Davisson-Germer 1927 menyerakkan elektron perlahan (tenaga serupa dengan eksperimen ini, berpuluh eV) daripada satu hablur nikel dan memerhatikan corak belauan yang tepat sepadan dengan panjang gelombang de Broglie yang diramal -- pengesahan eksperimen langsung pertama gelombang jirim. Terangkan mengapa elektron perlahan (dengan panjang gelombang setanding jarak atom dalam hablur) ialah pilihan yang tepat bagi eksperimen ini.
2. Teknik seperti penyejukan laser boleh memperlahankan atom ke tenaga kinetik sangat rendah, memberikan mereka panjang gelombang de Broglie cukup besar untuk memerhatikan kesan gelombang kuantum yang menakjubkan (seperti pemeluwap Bose-Einstein). Terangkan prinsip am yang menghubungkan 'lebih sejuk' dengan 'lebih bergelombang.'

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma