Física moderna
Pacote de ondas de elétron lento
K baixo dá comprimento de onda de de Broglie longo na bancada em escala λ.
Pacote de ondas de elétron lento — simulação interativa de Física moderna. K baixo dá comprimento de onda de de Broglie longo na bancada em escala λ. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Elétrons de comprimento de onda longo
K baixo dá um comprimento de onda de de Broglie longo na escala da bancada.
Baixa energia cinética significa pequeno momento e longo comprimento de onda de De Broglie, então efeitos de difração e interferência dominam sobre trajetórias tipo partícula. Esta predefinição usa elétrons lentos para que λ seja grande na bancada e o comportamento ondulatório seja óbvio.
- λ = h/p
- K baixo → λ longo
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
Um elétron que se move lentamente tem um comprimento de onda de De Broglie maior do que um elétron rápido. Isso significa que a natureza ondulatória de um elétron lento é mais fácil ou mais difícil de observar experimentalmente?
Previsões para pesar
- Mais difícil de observar para elétrons lentos.
- Mais fácil – um comprimento de onda mais longo (comparável aos espaçamentos atômicos ou tamanhos de fenda) torna os efeitos de difração e interferência mais pronunciados e detectáveis.
- Os efeitos das ondas não dependem do comprimento de onda do elétron.
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 de onda eletrônica lenta e pressione Redefinir. Esses elétrons se movem muito mais lentamente do que no experimento do elétron-de-broglie.
- Ative a leitura do comprimento de onda de Broglie.
- Defina a energia cinética (baixa) do elétron para cada tentativa e registre seu comprimento de onda de Broglie.
Equação governante
Comprimento de onda de De Broglie em baixa energia — λ = h/p
Como λ = h/√(2mK), diminuir a energia cinética de um elétron aumenta seu comprimento de onda de Broglie - partículas lentas e 'frias' têm o comportamento de onda mais pronunciado e mais fácil de observar.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule λ = h/√(2m_eK) usando K no intervalo 5-20 eV. Compare com a tabela - observe que esses comprimentos de onda (centenas de pm) são mais longos do que os do experimento do elétron-de-broglie de energia mais alta.
- Explique, usando λ = h/p, por que diminuir a energia cinética (diminuir o momento) sempre aumenta o comprimento de onda de De Broglie.
Onde isso aparece além do laboratório
- O experimento 1927 Davisson-Germer dispersou elétrons lentos (energias semelhantes a este experimento, dezenas de eV) de um cristal de níquel e observou um padrão de difração que corresponde exatamente ao comprimento de onda de De Broglie previsto - a primeira confirmação experimental direta de ondas de matéria. Explique por que os elétrons lentos (com comprimentos de onda comparáveis ao espaçamento atômico em um cristal) foram a escolha certa para este experimento.
- Técnicas como o resfriamento a laser podem desacelerar os átomos até energias cinéticas extremamente baixas, dando-lhes comprimentos de onda de De Broglie grandes o suficiente para observar efeitos impressionantes de ondas quânticas (como condensados de Bose-Einstein). Explique o princípio geral que liga “mais frio” a “mais ondulatório”.
- 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 à onda lenta de elétrons
- Selecione o elétron
- Pressione Reproduzir
- λ longo com energia baixa
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
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Ondas de Matéria de de Broglie