de Broglies materievågor: Elektronens våglängd

1 · Förutsäg

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?

• Längre våglängd för snabbare elektroner.
• Våglängden beror inte på rörelseenergin.
• Kortare — högre rörelseenergi betyder högre rörelsemängd, och våglängden är omvänt proportionell mot rörelsemängden.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen de Broglie-elektronen och tryck på Återställ.
2. Aktivera avläsningen av de Broglie-våglängden.
3. Ställ in elektronens rörelseenergi för varje försök och notera dess de Broglie-våglängd.

3 · Samla data

Rita våglängden λ (y-axeln) mot 1/√K (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rak genom origo?

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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.
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik