Nizkoenergijski elektroni: bolj izrazita valovna narava

1 · Predvidi

Počasen elektron ima daljšo de Broglijevo valovno dolžino kot hiter. Ali to pomeni, da je valovna narava počasnega elektrona lažje ali težje opazna poskusno?

• Težje opazno za počasne elektrone.
• Lažje — daljša valovna dolžina (primerljiva z atomskimi razmiki ali velikostmi rež) naredi uklonske in interferenčne učinke bolj izrazite in zaznavne.
• Valovni učinki niso odvisni od valovne dolžine elektrona.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev slow-electron-wave in pritisni Ponastavi. Ti elektroni se gibljejo precej počasneje kot v poskusu electron-de-broglie.
2. Omogoči odčitek de Broglijeve valovne dolžine.
3. Nastavi (nizko) 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. Primerjaj merilo teh valovnih dolžin s poskusom electron-de-broglie.

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj λ = h/√(2m_eK) s K v območju 5-20 eV. Primerjaj s tabelo — opazi, da so te valovne dolžine (stotine pm) daljše od teh v bolj energičnem poskusu electron-de-broglie.
2. Razloži, zakaj zniževanje kinetične energije (nižja gibalna količina) vedno poveča de Broglijevo valovno dolžino, z λ = h/p.

5 · Razširi

1. Poskus Davisson-Germer iz leta 1927 je sipal počasne elektrone (podobne energije temu poskusu, desetine eV) od nikljevega kristala in opazil uklonski vzorec, ki se točno ujema z napovedano de Brogliejevo valovno dolžino — prva neposredna poskusna potrditev snovnih valov. Razloži, zakaj so bili počasni elektroni (z valovnimi dolžinami, primerljivimi z atomskim razmikom v kristalu) prava izbira za ta poskus.
2. Tehnike, kot lasersko hlajenje, lahko upočasnijo atome na izjemno nizke kinetične energije, kar jim da de Broglijeve valovne dolžine, dovolj velike za opazovanje presenetljivih kvantnih valovnih učinkov (kot Bose-Einsteinovi kondenzati). Razloži splošno načelo, ki povezuje „hladneje“ z „bolj valovno“.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov