Elektron dobbeltspalte-interferens

1 · Prediker

Elektroner skutt ut én om gangen gjennom to smale spalter bygger opp et interferensmønster på en skjerm, akkurat som lysbølger gjør. Produserer et raskere elektron (kortere de Broglie-bølgelengde) bredere eller smalere interferensstriper?

• Smalere striper — stripermellomrommet er proporsjonalt med bølgelengden, og raskere elektroner har kortere bølgelengder.
• Bredere striper for raskere elektroner.
• Stripermellomrommet avhenger ikke av elektronhastigheten.

2 · Oppsett

1. Åpne elektron-dobbeltspalte-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Spaltemellomrom = 100 nm, skjermavstand = 50 cm.
2. Aktiver de Broglie-bølgelengde- og stripermellomrom-avlesningene.
3. Sett elektronets kinetiske energi for hvert forsøk og registrer interferensstripermellomrommet på skjermen.

3 · Samle inn data

Plott stripermellomrom y (y-akse) mot bølgelengde λ (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett gjennom origo?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn λ = h/√(2m_eK), deretter stripermellomrom y = λL/d med skjermavstand L = 50 cm og spaltemellomrom d = 100 nm. Sammenlign begge med tabellen.
2. Forklar hvorfor dette er nøyaktig den samme dobbeltspalte-stripeformelen som brukes for lys — når du først aksepterer at elektroner har en bølgelengde, adlyder interferensmønsteret deres identisk bølgematematikk.

5 · Utvid

1. Bemerkelsesverdig nok bygger dette interferensmønsteret seg opp selv når elektroner skytes gjennom apparatet én om gangen, med lange mellomrom mellom dem. Forklar hvorfor dette utelater ideen om at elektroner bare interfererer med HVERANDRE, og i stedet antyder at hvert elektron på en eller annen måte «interfererer med seg selv».
2. Hvis du setter opp en detektor for å bestemme hvilken spalte hvert elektron faktisk passerte gjennom, forsvinner interferensmønsteret — du får to enkle bånd i stedet. Hvorfor kan «å måle hvilken bane» fundamentalt ødelegge bølgeinterferensen?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark