Moderna fizika
De Broglijeva valovna dolžina elektrona
Dvigni K — λ = h/p se krči, ko gibalna količina raste.
De Broglijeva valovna dolžina elektrona — interaktivna simulacija Moderna fizika. Dvigni K — λ = h/p se krči, ko gibalna količina raste. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
de Broglijeva valovna dolžina
Dvigni K — λ = h/p se krči, ko gibalna količina raste.
de Broglie je predlagal snovne valove z valovno dolžino λ = h/p. Elektroni dobijo krajšo valovno dolžino, ko gibalna količina raste, kar premošča delčni in valovni opis. Ta zveza leži pod elektronskimi mikroskopi in kristalnim uklonom, kjer morajo reže biti primerljive z λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Louis de Broglie je predlagal, da imajo tudi delci, kot elektroni, valovno dolžino, ne samo svetloba. Ali ima hitrejši (višje kinetične energije) elektron daljšo ali krajšo de Broglijevo valovno dolžino?
Predvidevanja za pretehtanje
- Daljša valovna dolžina za hitrejše elektrone.
- Valovna dolžina ni odvisna od kinetične energije.
- Krajšo — višja kinetična energija pomeni večjo gibalno količino, valovna dolžina pa je obratno sorazmerna z gibalno količino.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Kinetična energija K (eV)
Kaj izmeriš:
- De Broglijeva valovna dolžina λ (pm)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev electron-de-broglie in pritisni Ponastavi.
- Omogoči odčitek de Broglijeve valovne dolžine.
- Nastavi kinetično energijo elektrona za vsak poskus in zabeleži njegovo de Broglijevo valovno dolžino.
Vodilna enačba
De Broglijeva valovna dolžina — λ = h/p
Vsak delec z gibalno količino p ima pridruženo valovno dolžino λ = h/p. Za narelativistični delec s kinetično energijo K to postane λ = h/√(2mK) — neposredna razširitev valovno-delčnega dualizma svetlobe na snov.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj λ = h/√(2m_eK) s h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (pretvorba K iz eV v joule). Primerjaj s tabelo.
- Z λ = h/p in p = √(2m_eK) razloži, zakaj višja kinetična energija (in torej večja gibalna količina) proizvede KRAJŠO valovno dolžino — nasprotno razmerje od fotonskega E = hc/λ.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Elektronski mikroskopi izkoriščajo drobno de Broglijevo valovno dolžino elektrona (precej krajšo od vidne svetlobe), da ločijo podrobnosti precej manjše, kot bi jih optični mikroskop kdaj koli lahko. Razloži, zakaj uporaba bolj energičnih elektronov (krajša valovna dolžina) na splošno izboljša ločljivost elektronskega mikroskopa.
- Vrežen basebolski žogici ima prav tako de Broglijevo valovno dolžino, a preveč majhno, da bi jo kdaj opazili. Z λ = h/p in tipično gibalno količino baseballa razloži, zakaj so učinki snovnih valov opazni samo za izjemno lahke delce, kot elektroni.
- 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
- Dobrodošli pri de Broglijevem elektronu
- Izberi elektron
- Pritisni Predvajaj
- Valovna dolžina iz gibalne količine
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →