Modern fysik
de Broglie-våglängd för elektroner
Höj K — λ = h/p krymper när rörelsemängden växer.
de Broglie-våglängd för elektroner — interaktiv Modern fysik-simulering. Höj K — λ = h/p krymper när rörelsemängden växer. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
de Broglie-våglängd
Höj K — λ = h/p krymper när rörelsemängden växer.
de Broglie föreslog materievågor med våglängden λ = h/p. Elektroner får kortare våglängd när rörelsemängden ökar, vilket överbryggar partikel- och vågbeskrivningarna. Denna relation ligger till grund för elektronmikroskop och kristalldiffraktion, där spalterna måste vara jämförbara med λ.
- λ = h/p
- λ ∝ 1/√K
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
Louis de Broglie föreslog att partiklar som elektroner också har en våglängd, inte bara ljus. Har en snabbare (högre rörelseenergi) elektron en längre eller kortare de Broglie-våglängd?
Förutsägelser att väga
- Längre våglängd för snabbare elektroner.
- Våglängden beror inte på rörelseenergin.
- Kortare — högre rörelseenergi betyder högre rörelsemängd, och våglängden är omvänt proportionell mot rörelsemängden.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Kinetisk energi K (eV)
Det du mäter:
- De Broglie-våglängd λ (pm)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen de Broglie-elektronen och tryck på Återställ.
- Aktivera avläsningen av de Broglie-våglängden.
- Ställ in elektronens rörelseenergi för varje försök och notera dess de Broglie-våglängd.
Styrande ekvation
De Broglie-våglängd — λ = h/p
Varje partikel med rörelsemängden p har en tillhörande våglängd λ = h/p. För en icke-relativistisk partikel med rörelseenergin K blir detta λ = h/√(2mK) — en direkt utvidgning av ljusets våg-partikel-dualitet till materia.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök λ = h/√(2m_eK) med h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (med K omvandlad från eV till joule). Jämför med tabellen.
- Förklara, med hjälp av λ = h/p och p = √(2m_eK), varför högre rörelseenergi (och därmed högre rörelsemängd) ger en KORTARE våglängd — det omvända förhållandet jämfört med en fotons E = hc/λ.
Var det här syns utanför labbet
- Elektronmikroskop utnyttjar elektronens mycket lilla de Broglie-våglängd (mycket kortare än synligt ljus) för att urskilja detaljer långt mindre än vad ett optiskt mikroskop någonsin skulle kunna. Förklara varför användning av högenergetiska elektroner (kortare våglängd) i allmänhet förbättrar ett elektronmikroskops upplösning.
- En kastad baseboll har också en de Broglie-våglängd, men alldeles för liten för att någonsin märkas. Använd λ = h/p med en basebolls typiska rörelsemängd för att förklara varför materievågseffekter bara kan observeras för extremt lätta partiklar som elektroner.
- 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
- Välkommen till de Broglie-elektronen
- Välj elektronen
- Tryck på Spela
- Våglängd från rörelsemängd
- Öppna panelen Egenskaper
- Du klarade det!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.