Interferența electronilor la fantă dublă

1 · Prezice

Electronii trimiși unul câte unul prin două fante înguste construiesc un tipar de interferență pe un ecran, exact cum fac undele de lumină. Produce un electron mai rapid (lungime de undă de Broglie mai scurtă) franje mai late sau mai înguste?

• Franje mai înguste — depărtarea franjelor este proporțională cu lungimea de undă, iar electronii mai rapizi au lungimi de undă mai scurte.
• Franje mai late pentru electronii mai rapizi.
• Depărtarea franjelor nu depinde de viteza electronului.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea electron-double-slit și apasă Resetează. Depărtarea fantelor = 100 nm, distanța ecranului = 50 cm.
2. Activează citirile lungimii de undă de Broglie și depărtării franjelor.
3. Setează energia cinetică a electronului pentru fiecare încercare și înregistrează depărtarea franjelor de interferență pe ecran.

3 · Colectează date

Plotează depărtarea franjelor y (axa y) în funcție de lungimea de undă λ (axa x) pentru cele trei încercări. Linia este dreaptă prin origine?

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează λ = h/√(2m_eK), apoi depărtarea franjelor y = λL/d folosind distanța ecranului L = 50 cm și depărtarea fantelor d = 100 nm. Compară ambele cu tabelul.
2. Explică de ce aceasta este exact aceeași formulă a franjelor de fantă dublă folosită pentru lumină — odată ce accepți că electronii au o lungime de undă, tiparul lor de interferență ascultă de o matematică ondulatorie identică.

5 · Extinde

1. Remarcabil, acest tipar de interferență se construiește chiar și când electronii sunt trimiși prin aparat unul câte unul, cu pauze lungi între ei. Explică de ce asta exclude ideea că electronii interferă pur și simplu UNII CU ALȚII și sugerează în schimb că fiecare electron „interferă cu el însuși” cumva.
2. Dacă ai monta un detector pentru a determina prin ce fantă a trecut de fapt fiecare electron, tiparul de interferență dispare — primești două benzi simple în loc. De ce ar putea „măsurarea căii” distruge fundamental interferența ondulatorie?

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit