Интерференция электронов на двух щелях

1 · Прогноз

Электроны, пускаемые по одному через две узкие щели, строят на экране интерференционную картину, как световые волны. Более быстрый электрон (короче длина волны де Бройля) даёт более широкие или более узкие интерференционные полосы?

• Более узкие полосы — шаг полос пропорционален длине волны, а у быстрых электронов она короче.
• Более широкие полосы у быстрых электронов.
• Шаг полос не зависит от скорости электрона.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет electron-double-slit и нажмите «Сброс». Шаг щелей = 100 нм, расстояние до экрана = 50 см.
2. Включите показания длины волны де Бройля и шага полос.
3. Задайте кинетическую энергию электрона для каждой пробы и запишите шаг интерференционных полос на экране.

3 · Сбор данных

Постройте шаг полос y (ось y) против длины волны λ (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало координат?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите λ = h/√(2m_eK), затем шаг полос y = λL/d при расстоянии до экрана L = 50 см и шаге щелей d = 100 нм. Сравните оба значения с таблицей.
2. Объясните, почему это ровно та же формула полос двух щелей, что для света: раз признать, что у электронов есть длина волны, их интерференционная картина подчиняется идентичной волновой математике.

5 · Развитие

1. Замечательно, что интерференционная картина накапливается, даже когда электроны пускают через прибор по одному, с большими паузами. Объясните, почему это исключает идею, что электроны интерферируют ДРУГ С ДРУГОМ, и вместо этого наводит на мысль, что каждый электрон как-то «интерферирует сам с собой».
2. Если поставить детектор, определяющий, через какую щель прошёл каждый электрон, интерференционная картина исчезает — остаются две простые полосы. Почему «измерение пути» фундаментально разрушает волновую интерференцию?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту