Modern fysik
dubbelspalt med elektroner
Byt till dubbelspaltläge — fransarnas storlek skalas med λ och spaltavståndet.
dubbelspalt med elektroner — interaktiv Modern fysik-simulering. Byt till dubbelspaltläge — fransarnas storlek skalas med λ och spaltavståndet. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Interferens av materievågor
Byt till dubbelspaltläge — ränderna skalas med λ och spaltavståndet.
Elektroner genom två spaltar ger interferens som fotoner, men de Broglie-våglängderna för kilovoltelektroner är pikometer — mönstren är fina. Förinställningen förstorar våglängden till klassrumsnivå så att randavståndet Δy = λL/d syns när spaltavståndet eller energin ändras.
- Δy = λL/d
- Våg–partikeldualism
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
Elektroner som skickas en i taget genom två smala spalter bygger upp ett interferensmönster på en skärm, precis som ljusvågor gör. Ger en snabbare elektron (kortare de Broglie-våglängd) bredare eller smalare interferensränder?
Förutsägelser att väga
- Smalare ränder — randavståndet är proportionellt mot våglängden, och snabbare elektroner har kortare våglängder.
- Bredare ränder för snabbare elektroner.
- Randavståndet beror inte på elektronens fart.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Kinetisk energi K (eV)
Det du mäter:
- De Broglie-våglängd λ (pm)
- Strimmavstånd y (cm)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Elektrondubbelspalten och tryck på Återställ. Spaltavstånd = 100 nm, avstånd till skärmen = 50 cm.
- Aktivera avläsningarna av de Broglie-våglängd och randavstånd.
- Ställ in elektronens rörelseenergi för varje försök och notera avståndet mellan interferensränderna på skärmen.
Styrande ekvation
Strimmavstånd för elektroninterferens — λ = h/p
Precis som med ljus ger två koherenta vågkällor med avståndet d mellan sig interferensränder med avståndet y = λL/d på en skärm på avståndet L. För elektroner är λ de Broglie-våglängden h/√(2mK), så snabbare elektroner ger tätare liggande ränder.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök λ = h/√(2m_eK), sedan randavståndet y = λL/d med avståndet till skärmen L = 50 cm och spaltavståndet d = 100 nm. Jämför båda med tabellen.
- Förklara varför detta är exakt samma formel för dubbelspaltränder som används för ljus — när man väl accepterar att elektroner har en våglängd, följer deras interferensmönster identisk vågmatematik.
Var det här syns utanför labbet
- Märkligt nog byggs detta interferensmönster upp även när elektroner skickas genom apparaten en i taget, med långa mellanrum emellan. Förklara varför det utesluter tanken att elektronerna helt enkelt interfererar med VARANDRA och i stället antyder att varje elektron på något sätt 'interfererar med sig själv'.
- Om du ställer upp en detektor för att avgöra vilken spalt varje elektron faktiskt gick genom, försvinner interferensmönstret — du får två enkla band i stället. Varför skulle 'att mäta vilken väg' i grunden förstöra våginterferensen?
- 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 Elektrondubbelspalt
- Välj elektronen
- Tryck på Spela
- Ljusa och mörka ränder
- 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.