Interferencia elektrónov na dvojštrbine

1 · Predikuj

Elektróny vystrelené jeden po druhom cez dve úzke štrbiny budujú interferenčný vzor na plátne, presne ako svetelné vlny. Produkuje rýchlejší elektrón (kratšia de Broglieho vlnová dĺžka) širšie alebo užšie interferenčné pruhy?

• Užšie pruhy — rozostup pruhov je úmerný vlnovej dĺžke a rýchlejšie elektróny majú kratšie vlnové dĺžky.
• Širšie pruhy pre rýchlejšie elektróny.
• Rozostup pruhov nezávisí na rýchlosti elektrónu.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu elektrónová dvojštrbina a stlač Resetovať. Rozostup štrbín = 100 nm, vzdialenosť plátna = 50 cm.
2. Zapni odčítania de Broglieho vlnovej dĺžky a rozostupu pruhov.
3. Nastav kinetickú energiu elektrónu pre každý pokus a zaznamenaj rozostup interferenčných pruhov na plátne.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj rozostup pruhov y (os y) verzus vlnovú dĺžku λ (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj λ = h/√(2m_eK), potom rozostup pruhov y = λL/d s vzdialenosťou plátna L = 50 cm a rozostupom štrbín d = 100 nm. Porovnaj obe s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo je to presne ten istý vzorec pruhov dvojštrbiny používaný pre svetlo — keď raz prijmeš, že elektróny majú vlnovú dĺžku, ich interferenčný vzor poslúcha identickú vlnovú matematiku.

5 · Rozšír

1. Pozoruhodne, tento interferenčný vzor sa buduje aj vtedy, keď elektróny sú vystrelené cez aparatúru jeden po druhom, s dlhými medzerami medzi nimi. Vysvetli, prečo to vylučuje predstavu, že elektróny jednoducho interferujú NAVZÁJOM, a namiesto toho naznačuje, že každý elektrón nejako „interferuje sám so sebou“.
2. Keby si postavil detektor na určenie, ktorou štrbinou každý elektrón reálne prešiel, interferenčný vzor zmizne — dostaneš dva jednoduché pásy namiesto toho. Prečo by „meranie, ktorou cestou“ fundamentálne zničilo vlnovú interferenciu?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky