Fiżika Moderna

Pakkett ta’ mewġ ta’ elettron bil-mod

K baxx jagħti tul ta’ mewġa twil ta’ de Broglie fuq il-bank tal-iskala λ.

Pakkett ta’ mewġ ta’ elettron bil-mod — simulazzjoni interattiva ta’ Fiżika Moderna. K baxx jagħti tul ta’ mewġa twil ta’ de Broglie fuq il-bank tal-iskala λ. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.

elettroni b’tul ta’ mewġa twil

K baxx jagħti tul ta’ mewġa twil ta’ de Broglie fuq il-bank tal-iskala λ.

Enerġija ċinetika baxxa tfisser momentum żgħir u tul ta’ mewġa twil ta’ de Broglie, għalhekk id-diffrizzjoni u l-interferenza jiddominaw fuq triqqet qisha ta’ partiċella. Dan il-preset juża elettroni ħfief biex λ tkun kbira fuq il-bank u l-imġiba tal-mewġa tkun ovvja.

• λ = h/p
• K baxx → λ twil

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

Elettron li jiċċaqlaq bil-mod għandu tul ta’ mewġa ta’ de Broglie itwal minn wieħed mgħaġġel. Dan ifisser li n-natura ta’ mewġa ta’ elettron bil-mod hi eqreb jew aktar diffiċli biex tinnota sperimentalment?

Predizzjonijiet biex jitqiesu

• Aktar diffiċli biex tinnota għal elettroni bil-mod.
• Eqreb — tul ta’ mewġa itwal (komparabbli ma’ spazjamenti atomiċi jew daqsijiet ta’ fetxiet) jagħmel l-effetti ta’ diffrizzjoni u interferenza aktar ppronunzjati u detettabbli.
• L-effetti ta’ mewġa ma jiddependux mit-tul ta’ mewġa ta’ l-elettron.

Rwoli tal-varjabbli

X’issettja:

• Enerġija ċinetika K (eV)

X’tkejjel:

• Tul ta’ mewġa ta’ de Broglie λ (pm)

Kif taħdem l-investigazzjoni

1. Iftaħ il-preset ta’ slow-electron-wave u agħfas Reset. Dawn l-elettroni jiċċaqalqu ħafna aktar bil-mod mill-esperiment ta’ electron-de-broglie.
2. Attiva l-qari ta’ tul ta’ mewġa ta’ de Broglie.
3. Issettja l-enerġija ċinetika (baxxa) ta’ l-elettron għal kull prova u irrekordja t-tul ta’ mewġa tiegħu ta’ de Broglie.

l-ekwazzjoni li tiggwida

Tul ta’ Mewġa ta’ de Broglie f’Enerġija Baxxa — λ = h/p

Peress li λ = h/√(2mK), naqqas ta’ enerġija ċinetika ta’ elettron jiżdid it-tul ta’ mewġa tiegħu ta’ de Broglie — partiċelli bil-mod, “kiesħa”, jkollhom l-imġiba ta’ mewġa l-aktar ppronunzjata u faċli biex tinnota.

X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu

• Għal prova waħda, ikkalkula λ = h/√(2m_eK) bl-użu ta’ K fir-range ta’ 5-20 eV. Qabbel mat-tabella — innota li dawn it-tuli ta’ mewġa (mijiet ta’ pm) huma itwal minn dawk ta’ l-esperiment ta’ electron-de-broglie ta’ enerġija ogħla.
• Ispjega għalfejn in-naqqas ta’ enerġija ċinetika (naqqas ta’ momentum) dejjem jiżdied it-tul ta’ mewġa ta’ de Broglie, bl-użu ta’ λ = h/p.

Fejn dan jidher lil hinn mill-lab

• L-esperiment ta’ Davisson-Germer tal-1927 xterrad elettroni bil-mod (enerġiji simili għal dan l-esperiment, għexieren ta’ eV) minn kristall ta’ nikel u osserva mudell ta’ diffrizzjoni jaqbel eżattament mat-tul ta’ mewġa ta’ de Broglie mbassar — l-ewwel konferma sperimentali diretta ta’ mewġ tal-materja. Ispjega għalfejn elettroni bil-mod (bit-tuli ta’ mewġa tagħhom komparabbli ma’ spazjament atomiku f’kristall) kienu l-għażla t-tajba għal dan l-esperiment.
• Tekniki bħal tkessħ ta’ lażer jistgħu jonqslu l-veloċità ta’ atomi għal enerġiji ċinetiċi estremament baxxi, u jagħtihom tuli ta’ mewġa ta’ de Broglie kbar biżżejjed biex josservaw effetti ta’ mewġa kwantistika impressjonanti (bħal kondensati ta’ Bose-Einstein). Ispjega l-prinċipju ġenerali li jgħaqqad “aktar kiesaħ” ma’ “aktar bħal 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 Mewġa ta’ Elettron Slow
2. Agħżel l-elettron
3. Agħfas Riproduċi
4. λ twil f’enerġija baxxa
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