De Broglijevi snovni valovi: valovna dolžina elektrona

1 · Predvidi

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?

• 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.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev electron-de-broglie in pritisni Ponastavi.
2. Omogoči odčitek de Broglijeve valovne dolžine.
3. Nastavi kinetično energijo elektrona za vsak poskus in zabeleži njegovo de Broglijevo valovno dolžino.

3 · Zberi podatke

Nariši valovno dolžino λ (os y) proti 1/√K (os x) za svoje tri poskuse. Ali je črta ravna skozi izhodišče?

4 · Analiziraj

1. 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.
2. 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.

5 · Razširi

1. 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.
2. 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.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov