Interferentie van elektronen door een dubbele spleet

1 · Voorspel

Elektronen die één voor één door twee nauwe spleten worden geschoten, bouwen op een scherm een interferentiepatroon op, net als lichtgolven. Produceert een sneller elektron (kortere de Broglie-golflengte) bredere of smallere interferentiestrepen?

• Smallere strepen — de streepafstand is evenredig met de golflengte, en snellere elektronen hebben een kortere golflengte.
• Bredere strepen voor snellere elektronen.
• De streepafstand hangt niet af van de snelheid van het elektron.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling electron-double-slit en druk op Herstel. Spleetafstand = 100 nm, schermafstand = 50 cm.
2. Zet de aflezingen van de de Broglie-golflengte en de streepafstand aan.
3. Stel voor elke meting de kinetische energie van het elektron in en noteer de afstand tussen de interferentiestrepen op het scherm.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de streepafstand y (y-as) uit tegen de golflengte λ (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting λ = h/√(2m_eK) uit en daarna de streepafstand y = λL/d met schermafstand L = 50 cm en spleetafstand d = 100 nm. Vergelijk beide met de tabel.
2. Leg uit waarom dit exact dezelfde formule voor dubbele-spleetstrepen is als die voor licht — zodra je accepteert dat elektronen een golflengte hebben, gehoorzaamt hun interferentiepatroon aan identieke golfwiskunde.

5 · Verdiep

1. Opvallend genoeg bouwt dit interferentiepatroon zich ook op wanneer elektronen één voor één, met lange tussenpozen, door de opstelling worden geschoten. Leg uit waarom dit de gedachte uitsluit dat elektronen simpelweg met ELKAAR interfereren, en in plaats daarvan suggereert dat elk elektron op de een of andere manier 'met zichzelf interferent'.
2. Als je een detector opstelt om te bepalen door welke spleet elk elektron daadwerkelijk is gegaan, verdwijnt het interferentiepatroon — je krijgt in plaats daarvan twee eenvoudige banden. Waarom zou 'meten welke weg' de golfinterferentie fundamenteel vernietigen?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde