Dubbelspaltinterferens med elektroner

1 · Förutsäg

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?

• Smalare ränder — randavståndet är proportionellt mot våglängden, och snabbare elektroner har kortare våglängder.
• Bredare ränder för snabbare elektroner.
• Randavståndet beror inte på elektronens fart.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Elektrondubbelspalten och tryck på Återställ. Spaltavstånd = 100 nm, avstånd till skärmen = 50 cm.
2. Aktivera avläsningarna av de Broglie-våglängd och randavstånd.
3. Ställ in elektronens rörelseenergi för varje försök och notera avståndet mellan interferensränderna på skärmen.

3 · Samla data

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

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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'.
2. 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?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik