Современная физика
Длина волны де Бройля электрона
Поднимите K — λ = h/p уменьшается с ростом импульса.
Длина волны де Бройля электрона — интерактивная симуляция (Современная физика). Поднимите K — λ = h/p уменьшается с ростом импульса. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Длина волны де Бройля
Поднимите K — λ = h/p уменьшается с ростом импульса.
де Бройль предложил волны материи с длиной волны λ = h/p. У электронов длина волны короче при большем импульсе, что связывает корпускулярное и волновое описания. Это соотношение лежит в основе электронных микроскопов и дифракции на кристаллах, где щели должны быть сопоставимы с λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Луи де Бройль предположил, что у частиц вроде электронов тоже есть длина волны, не только у света. У более быстрого (с большей кинетической энергией) электрона длина волны де Бройля больше или меньше?
Прогнозы для взвешивания
- Большая длина волны у более быстрых электронов.
- Длина волны не зависит от кинетической энергии.
- Меньше — большая кинетическая энергия значит больший импульс, а длина волны обратно пропорциональна импульсу.
Роли переменных
Что вы задали:
- Кинетическая энергия K (eV)
Что вы измеряете:
- Длина волны де Бройля λ (pm)
Как идёт исследование
- Откройте пресет electron-de-broglie и нажмите «Сброс».
- Включите показание длины волны де Бройля.
- Задайте кинетическую энергию электрона для каждой пробы и запишите его длину волны де Бройля.
Определяющее уравнение
Длина волны де Бройля — λ = h/p
У всякой частицы с импульсом p есть соответствующая длина волны λ = h/p. Для нерелятивистской частицы с кинетической энергией K это λ = h/√(2mK) — прямое распространение корпускулярно-волнового дуализма света на материю.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите λ = h/√(2m_eK), используя h = 6.626×10⁻³⁴ Дж·с; m_e = 9.109×10⁻³¹ кг (переведя K из эВ в джоули). Сравните с таблицей.
- Используя λ = h/p и p = √(2m_eK), объясните, почему большая кинетическая энергия (и значит больший импульс) даёт КОРОЧЕ длину волны — отношение, противоположное связи E = hc/λ у фотона.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Электронные микроскопы используют крошечную длину волны де Бройля электрона (куда короче видимого света), чтобы различать детали много меньшие, чем оптический микроскоп. Объясните, почему более энергичные электроны (короче длина волны) обычно улучшают разрешение электронного микроскопа.
- У брошенного бейсбольного мяча тоже есть дебройлевская длина волны, но она слишком мала, чтобы её заметить. Используя λ = h/p с типичным импульсом мяча, объясните, почему эффекты волн материи наблюдаемы только у крайне лёгких частиц вроде электронов.
- 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
- Добро пожаловать к электрону де Бройля
- Выберите электрон
- Нажмите Play
- Длина волны из импульса
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →