Moderna fizika
Elektronska dvojna reža
Preklopi v način dvojne reže — proge se skalirajo z λ in razmikom rež.
Elektronska dvojna reža — interaktivna simulacija Moderna fizika. Preklopi v način dvojne reže — proge se skalirajo z λ in razmikom rež. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Interferenca snovnih valov
Preklopi v način dvojne reže — proge se skalirajo z λ in razmikom rež.
Elektroni skozi dve reži interferirajo kot fotoni, a so de Broglijeve valovne dolžine kilovoltnih elektronov pikometrske — vzorci so drobni. Prednastavitev poveča valovno dolžino na razredno lestvico, tako da je razmak prog Δy = λL/d viden, ko se razmik rež ali energija spremeni.
- Δy = λL/d
- Valovno-delčni dualizem
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
Elektroni, izstreljeni eno naenkrat skozi dve ozki reži, zgradijo interferenčni vzorec na zaslonu, tako kot valovi svetlobe. Ali hitrejši elektron (krajša de Broglijeva valovna dolžina) proizvede širše ali ožje interferenčne proge?
Predvidevanja za pretehtanje
- Ožje proge — razmak prog je sorazmeren z valovno dolžino, hitrejši elektroni pa imajo krajše valovne dolžine.
- Širše proge za hitrejše elektrone.
- Razmak prog ni odvisen od hitrosti elektronov.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Kinetična energija K (eV)
Kaj izmeriš:
- De Broglijeva valovna dolžina λ (pm)
- Razmak prog y (cm)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev electron-double-slit in pritisni Ponastavi. Razmik rež = 100 nm, razdalja zaslona = 50 cm.
- Omogoči odčitka de Broglijeve valovne dolžine in razmaka prog.
- Nastavi kinetično energijo elektrona za vsak poskus in zabeleži razmak interferenčnih prog na zaslonu.
Vodilna enačba
Razmak interferenčnih prog elektronov — λ = h/p
Kot pri svetlobi, dva koherentna valovna vira, ločena z razdaljo d, proizvedeta interferenčne proge z razmakom y = λL/d na zaslonu na razdalji L. Za elektrone je λ de Broglijeva valovna dolžina h/√(2mK), zato hitrejši elektroni proizvedejo tesneje stisnjene proge.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj λ = h/√(2m_eK), nato razmak prog y = λL/d z razdaljo zaslona L = 50 cm in razmikom rež d = 100 nm. Primerjaj oba s tabelo.
- Razloži, zakaj je to natanko ista formula razmaka prog dvojne reže, uporabljena za svetlobo — ko enkrat sprejmeš, da imajo elektroni valovno dolžino, njihov interferenčni vzorec uboga identično valovno matematiko.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Izjemno: ta interferenčni vzorec se gradi tudi, ko elektroni letijo skozi aparaturo eno naenkrat z dolgimi presledki med njimi. Razloži, zakaj to izključi idejo, da elektroni preprosto interferirajo MED SEBOJ, in namesto tega nakazuje, da vsak elektron nekako „interferira sam s sabo“.
- Če bi postavil detektor, ki določi, skozi katero režo je vsak elektron dejansko šel, interferenčni vzorec izgine — dobiš dva preprosta pasova. Zakaj bi „merjenje, katera pot“ temeljno uničilo valovno interferenco?
- 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 elektronski dvojni reži
- Izberi elektron
- Pritisni Predvajaj
- Svetle in temne proge
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →