Fizyka współczesna
Podwójna szczelina elektronowa
Przełącz na tryb podwójnej szczeliny — prążki skalują się z λ i rozstawem szczelin.
Podwójna szczelina elektronowa — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Przełącz na tryb podwójnej szczeliny — prążki skalują się z λ i rozstawem szczelin. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Interferencja fal materii
Przełącz na tryb podwójnej szczeliny — prążki skalują się z λ i rozstawem szczelin.
Elektrony przez dwie szczeliny dają interferencję jak fotony, ale fale de Broglie'a elektronów kilowoltowych to pikometry — obrazy są drobne. Preset przesadza długość fali do skali klasowej, by odstęp prążków Δy = λL/d był widoczny, gdy zmienia się rozstaw szczelin albo energia.
- Δy = λL/d
- Dualizm korpuskularno-falowy
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Elektrony wystrzelone pojedynczo przez dwie wąskie szczeliny budują na ekranie wzór interferencyjny, tak jak fale światła. Czy szybszy elektron (krótsza fala de Broglie'a) daje szersze czy węższe prążki interferencyjne?
Prognozy do rozważenia
- Węższe prążki — rozstaw prążków jest proporcjonalny do długości fali, a szybsze elektrony mają krótsze fale.
- Szersze prążki dla szybszych elektronów.
- Rozstaw prążków nie zależy od prędkości elektronu.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Energia kinetyczna K (eV)
Co mierzysz:
- Długość fali de Broglie'a λ (pm)
- Rozstaw prążków y (cm)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset electron-double-slit i naciśnij Reset. Rozstaw szczelin = 100 nm, odległość ekranu = 50 cm.
- Włącz odczyty długości fali de Broglie'a i rozstawu prążków.
- Ustaw energię kinetyczną elektronu dla każdej próby i zapisz rozstaw prążków interferencyjnych na ekranie.
Równanie rządzące
Rozstaw prążków interferencji elektronów — λ = h/p
Podobnie jak w świetle, dwa koherentne źródła falowe w odstępie d dają prążki interferencyjne w odstępie y = λL/d na ekranie w odległości L. Dla elektronów λ to fala de Broglie'a h/√(2mK), więc szybsze elektrony dają ciaśniej upakowane prążki.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz λ = h/√(2m_eK), a potem odstęp prążków y = λL/d przy odległości ekranu L = 50 cm i rozstawie szczelin d = 100 nm. Porównaj obie wartości z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego to dokładnie ten sam wzór na prążki podwójnej szczeliny co dla światła — gdy raz zaakceptujesz, że elektrony mają długość fali, ich wzór interferencyjny podlega identycznej matematyce falowej.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Co zdumiewające, ten wzór interferencyjny buduje się nawet wtedy, gdy elektrony przechodzą przez przyrząd pojedynczo, z długimi przerwami. Wyjaśnij, dlaczego to wyklucza ideę, że elektrony interferują ZE SOBĄ NAWZAJEM, i zamiast tego sugeruje, że każdy elektron jakoś „interferuje sam ze sobą”.
- Gdybyś ustawił detektor ustalający, przez którą szczelinę naprawdę przechodzi każdy elektron, wzór interferencyjny znika — dostajesz dwa proste pasy zamiast niego. Dlaczego „zmierzenie której drogi” fundamentalnie niszczy falową interferencję?
- 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
- Witamy w podwójnej szczelinie elektronowej
- Zaznacz elektron
- Naciśnij Play
- Prążki jasne i ciemne
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →