Física moderna

Fenda dupla de elétrons

Mude para modo fenda dupla — franjas escalam com λ e separação das fendas.

Fenda dupla de elétrons — simulação interativa de Física moderna. Mude para modo fenda dupla — franjas escalam com λ e separação das fendas. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.

Interferência de ondas de matéria

Mude o modo de fenda dupla: as franjas escalam com λ e a separação das fendas.

Elétrons passando por duas fendas produzem interferência como fótons, mas comprimentos de onda de De Broglie para elétrons de quilovolts são picômetros — os padrões são muito finos. Este preset exagera o comprimento de onda em escala de sala de aula para que o espaçamento das franjas Δy = λL/d seja visível quando a separação das fendas ou a energia mudam.

• Δy = λL/d
• Dualidade onda–partícula

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

Os elétrons disparados um de cada vez através de duas fendas estreitas criam um padrão de interferência em uma tela, assim como fazem as ondas de luz. Um elétron mais rápido (comprimento de onda de De Broglie mais curto) produz franjas de interferência mais largas ou mais estreitas?

Previsões para pesar

• Franjas mais estreitas – o espaçamento das franjas é proporcional ao comprimento de onda, e elétrons mais rápidos têm comprimentos de onda mais curtos.
• Franjas mais largas para elétrons mais rápidos.
• O espaçamento das franjas não depende da velocidade do elétron.

Papéis variáveis

O que você definiu:

• Energia cinética K (eV)

O que você mede:

• Comprimento de onda de De Broglie λ (pm)
• Espaçamento de franja y (cm)

Como funciona a investigação

1. Abra o preset de fenda dupla de elétrons e pressione Redefinir. Separação entre fendas = 100 nm, distância até a tela = 50 cm.
2. Ative as leituras de comprimento de onda de Broglie e espaçamento de franja.
3. Defina a energia cinética do elétron para cada tentativa e registre o espaçamento das franjas de interferência na tela.

Equação governante

Espaçamento de franja de interferência eletrônica — λ = h/p

Assim como acontece com a luz, duas fontes de ondas coerentes separadas pela distância d produzem franjas de interferência espaçadas por y = λL/d em uma tela à distância L. Para elétrons, λ é o comprimento de onda de de Broglie h/√(2mK), então elétrons mais rápidos produzem franjas mais espaçadas.

O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam

• Para uma tentativa, calcule λ = h/√(2m_eK), então o espaçamento de franja y = λL/d usando a distância da tela L = 50 cm e a separação de fenda d = 100 nm. Compare ambos com a tabela.
• Explique por que esta é exatamente a mesma fórmula da franja de fenda dupla usada para a luz - uma vez que você aceita que os elétrons têm um comprimento de onda, seu padrão de interferência obedece a uma matemática de ondas idêntica.

Onde isso aparece além do laboratório

• Notavelmente, este padrão de interferência aumenta mesmo quando os elétrons são disparados através do aparelho, um de cada vez, com longos intervalos entre eles. Explique por que isso exclui a ideia de que os elétrons estão simplesmente interferindo uns com os outros e, em vez disso, sugere que cada elétron de alguma forma “interfere consigo mesmo”.
• Se você configurar um detector para determinar por qual fenda cada elétron realmente passou, o padrão de interferência desaparece – em vez disso, você obtém duas bandas simples. Por que 'medir qual caminho' pode destruir fundamentalmente a interferência das ondas?

• 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. Bem-vindo à fenda dupla com elétrons
2. Selecione o elétron
3. Pressione Reproduzir
4. Franjas claras e escuras
5. Abra o Inspetor
6. Você conseguiu!

Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.

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Baixe a planilha do laboratório →

Ondas de Matéria de de Broglie