Física moderna
Comprimento de onda de de Broglie do elétron
Aumente K — λ = h/p diminui conforme o momento cresce.
Comprimento de onda de de Broglie do elétron — simulação interativa de Física moderna. Aumente K — λ = h/p diminui conforme o momento cresce. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Comprimento de onda de de Broglie
Aumente K: λ = h/p diminui ao crescer o momento.
De Broglie propôs ondas de matéria com comprimento de onda λ = h/p. Elétrons ganham comprimento de onda mais curto conforme o momento aumenta, unindo as descrições de partícula e onda. Essa relação fundamenta microscópios eletrônicos e difração de cristais, onde as fendas devem ser comparáveis a λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Louis de Broglie propôs que partículas como os elétrons também têm um comprimento de onda, não apenas a luz. Um elétron mais rápido (energia cinética mais alta) tem um comprimento de onda de De Broglie maior ou menor?
Previsões para pesar
- Comprimento de onda mais longo para elétrons mais rápidos.
- O comprimento de onda não depende da energia cinética.
- Mais curto - maior energia cinética significa maior impulso e o comprimento de onda é inversamente proporcional ao impulso.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Energia cinética K (eV)
O que você mede:
- Comprimento de onda de De Broglie λ (pm)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição Electron-de-broglie e pressione Redefinir.
- Ative a leitura do comprimento de onda de Broglie.
- Defina a energia cinética do elétron para cada tentativa e registre seu comprimento de onda de De Broglie.
Equação governante
Comprimento de onda de De Broglie — λ = h/p
Cada partícula com momento p tem um comprimento de onda associado λ = h/p. Para uma partícula não relativística com energia cinética K, isso se torna λ = h/√(2mK) — uma extensão direta da dualidade onda-partícula da luz para a matéria.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule λ = h/√(2m_eK) usando h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (convertendo K de eV para joules). Compare com a tabela.
- Explique, usando λ = h/p e p = √(2m_eK), por que uma energia cinética mais alta (e, portanto, um momento mais alto) produz um comprimento de onda MAIS CURTO - a relação oposta de E = hc/λ de um fóton.
Onde isso aparece além do laboratório
- Os microscópios eletrônicos exploram o minúsculo comprimento de onda de Broglie do elétron (muito mais curto que a luz visível) para resolver detalhes muito menores do que um microscópio óptico jamais poderia. Explique por que o uso de elétrons de energia mais alta (comprimento de onda mais curto) geralmente melhora a resolução de um microscópio eletrônico.
- Uma bola de beisebol lançada também tem comprimento de onda de De Broglie, mas pequeno demais para ser notado. Usando λ = h/p com o momento típico de uma bola de beisebol, explique por que os efeitos das ondas de matéria só são observáveis para partículas extremamente leves, como os elétrons.
- 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
- Bem-vindo ao elétron de de Broglie
- Selecione o elétron
- Pressione Reproduzir
- Comprimento de onda a partir do momento
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
Abrir laboratório interativo →
Baixe a planilha do laboratório →
Ondas de Matéria de de Broglie