Fiżika Moderna

Farqa doppja ta’ l-elettron

Aqleb għall-mod ta’ żewġ fetħat — l-istrixxi jiskalaw ma’ λ u d-distanza bejn il-fetħat.

Farqa doppja ta’ l-elettron — simulazzjoni interattiva ta’ Fiżika Moderna. Aqleb għall-mod ta’ żewġ fetħat — l-istrixxi jiskalaw ma’ λ u d-distanza bejn il-fetħat. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

interferenza ta’ mewġ ta’ materja

Aqleb għall-mod ta’ żewġ fetħat — l-istrixxi jiskalaw ma’ λ u d-distanza bejn il-fetħat.

Elettroni minn żewġ fetħat jipproduċu interferenza bħall-fotoni, imma t-tuli ta’ mewġa ta’ de Broglie għal elettroni ta’ kilovolt huma pikometri—il-mudelli huma fini. Il-preset jikbar it-tul ta’ mewġa fuq skala ta’ klassi biex l-ispazjar ta’ l-istrixxi Δy = λL/d ikun viżibbli meta tinbidel id-distanza bejn il-fetħat jew l-enerġija.

• Δy = λL/d
• Dwalità mewġa–partiċella

Sommarju ta’ investigazzjoni

Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab

Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.

Mistoqsija ta’ tmexxija

Elettroni mfirex wieħed wieħed minn żewġ fetħat dojoq jibnu mudell ta’ interferenza fuq skrin, eżattament bħall-mewġ tad-dawl. Elettron aktar mgħaġġel (tul ta’ mewġa ta’ de Broglie inqas) jipproduċi strixxi ta’ interferenza aktar wiesgħa jew dojoq?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Istrixxi dojoq — l-ispazjar ta’ l-istrixxi hu proporzjonali għat-tul ta’ mewġa, u elettroni aktar mgħaġġla jkollhom tuli ta’ mewġa inqas.
• Istrixxi wiesgħa għal elettroni aktar mgħaġġla.
• L-ispazjar ta’ l-istrixxi ma jiddependix mill-veloċità ta’ l-elettron.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Enerġija ċinetika K (eV)

X’tkejjel:

• Tul ta’ mewġa ta’ de Broglie λ (pm)
• Spazjar tal-Linji y (cm)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ electron-double-slit u agħfas Reset. Distanza bejn il-fetħat = 100 nm, distanza ta’ skrin = 50 cm.
2. Attiva l-qarijiet ta’ tul ta’ mewġa ta’ de Broglie u spazjar ta’ l-istrixxi.
3. Issettja l-enerġija ċinetika ta’ l-elettron għal kull prova u irrekordja l-ispazjar ta’ l-istrixxi ta’ interferenza fuq is-skrin.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Tul ta’ mewġa ta’ de Broglie — λ = h/p

Elettron b’momentum p jaġixxi bħal mewġa bit-tul ta’ mewġa λ = h/p = h/√(2mK) — dan hu t-tul ta’ mewġa li mbagħad jistabbilixxi l-mudell ta’ interferenza. Bħal mad-dawl, żewġ sorsi koerenti separati b’distanza d jipproduċu strixxi spazjati b’y = λL/d fuq skrin fuq distanza L; elettron aktar veloċi (b’K ogħla) għandu λ qosra u għalhekk strixxi aktar qrib xulxin.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula λ = h/√(2m_eK), imbagħad l-ispazjar ta’ l-istrixxi y = λL/d bl-użu ta’ distanza ta’ skrin L = 50 cm u distanza bejn il-fetħat d = 100 nm. Qabbel it-tnejn mat-tabella.
• Ispjega għalfejn din hi l-istess formula ta’ doppju fetħa eżatta użata għad-dawl — meta taċċetta li l-elettroni jkollhom tul ta’ mewġa, il-mudell ta’ interferenza tagħhom jobdi matematika ta’ mewġa identika.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• B’mod notevoli, dan il-mudell ta’ interferenza jinbena anki meta l-elettroni jintfaċċaw mill-apparat wieħed waħdu, b’vojt twal bejniethom. Ispjega għalfejn dan jeħieġ l-idea li l-elettroni sempliċement jinterferu MA’ XULXIN, u minflok jissuġġerixxi li kull elettron b’xi mod “jinterferi ma’ ruħu.”
• Jekk tissettja detettur biex jiddetermina minn liema fetħa kull elettron fil-fatt għadda, il-mudell ta’ interferenza jisparixxi — tikseb żewġ ċinej sempliċi minflok. Għalfejn “li tkejjel liema triq” tista’ tfixkel fundamentali l-interferenza tal-mewġa?

• 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

1. Merħba għal Elettron ta’ Żewġ Fetħat
2. Agħżel l-elettron
3. Agħfas Riproduċi
4. Istrixxi jleqqu u skuri
5. Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
6. Għamirtha!

Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.

Iftaħ Lab Interattiv →

Niżżel il-folja →

Il-Mewġ ta’ Materja ta’ de Broglie