நவீன இயற்பியல்
மெதுவான எலக்ட்ரான் அலை பொட்டலம்
குறைந்த K நீளமான டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தை λ-அளவு மேசையில் தரும்.
மெதுவான எலக்ட்ரான் அலை பொட்டலம் — ஊடாடும் நவீன இயற்பியல் உருவகம். குறைந்த K நீளமான டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தை λ-அளவு மேசையில் தரும். நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
நீளமான-அலைநீள எலக்ட்ரான்கள்
குறைந்த K, λ-அளவு மேசையில் நீளமான டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தைத் தரும்.
குறைந்த இயக்க ஆற்றல் என்பது சிறிய உந்தம் மற்றும் நீளமான டி ப்ராக்லி அலைநீளம், எனவே விளிம்பு விலகல் மற்றும் குறுக்கீட்டு விளைவுகள், துகள்-போன்ற பாதைகளை விட ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. இந்த முன்னமைப்பு, மேசையில் λ பெரிதாகவும் அலை நடத்தை வெளிப்படையாகவும் இருக்க, மெதுவான எலக்ட்ரான்களைப் பயன்படுத்துகிறது.
- λ = h/p
- குறைந்த K → நீள λ
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
மெதுவாக நகரும் ஒரு எலக்ட்ரான், வேகமான ஒன்றை விட நீளமான டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தைக் கொண்டுள்ளது. இதனால் மெதுவான எலக்ட்ரானின் அலை இயல்பை சோதனை ரீதியாக கவனிப்பது எளிதானதாவா கடினமானதாவா?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- மெதுவான எலக்ட்ரான்களுக்கு கவனிப்பது கடினம்.
- எளிது — நீளமான அலைநீளம் (அணு இடைவெளிகள் அல்லது திறப்பு அளவுகளுடன் ஒப்பிடக்கூடியது), விளிம்பு விலகல் மற்றும் குறுக்கீடு விளைவுகளை அதிக உச்சரிக்கப்பட்டு கண்டறியக்கூடியதாக்குகிறது.
- அலை விளைவுகள் எலக்ட்ரானின் அலைநீளத்தை சார்ந்திருக்காது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- இயக்க ஆற்றல் K (eV)
நீங்கள் அளப்பவை:
- டி ப்ராக்லி அலைநீளம் λ (pm)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- slow-electron-wave முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். இந்த எலக்ட்ரான்கள், electron-de-broglie சோதனையை விட மிக மெதுவாக நகர்கின்றன.
- டி ப்ராக்லி அலைநீள வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் எலக்ட்ரானின் (குறைந்த) இயக்க ஆற்றலை அமைத்து அதன் டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
குறைந்த ஆற்றலில் டி ப்ராக்லி அலைநீளம் — λ = h/p
λ = h/√(2mK) ஆக இருப்பதால், ஒரு எலக்ட்ரானின் இயக்க ஆற்றலைக் குறைப்பது அதன் டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தை அதிகரிக்கும் — மெதுவான, 'குளிர்ந்த' துகள்கள் மிகவும் உச்சரிக்கப்பட்டு, கவனிக்க எளிதான அலை நடத்தையைக் கொண்டுள்ளன.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒரு முயற்சிக்கு, 5-20 eV வரம்பில் உள்ள K-ஐப் பயன்படுத்தி λ = h/√(2m_eK) கணக்கிடுங்கள். அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள் — இந்த அலைநீளங்கள் (நூற்றுக்கணக்கான pm), உயர்-ஆற்றல் electron-de-broglie சோதனையின் அலைநீளங்களை விட நீளமானவை என்பதைக் கவனியுங்கள்.
- λ = h/p பயன்படுத்தி, இயக்க ஆற்றலைக் குறைப்பது (உந்தத்தைக் குறைப்பது) டி ப்ராக்லி அலைநீளத்தை எப்போதும் ஏன் அதிகரிக்கிறது என்று விளக்குங்கள்.
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- 1927 டேவிசன்-ஜெர்மர் சோதனை, மெதுவான எலக்ட்ரான்களை (இந்த சோதனையை ஒத்த ஆற்றல்கள், பத்துகளில் eV) ஒரு நிக்கல் படிகத்தில் இருந்து பரியச் செய்து, சரியாக கணிக்கப்பட்ட டி ப்ராக்லி அலைநீளத்துடன் பொருந்தும் ஒரு விளிம்பு விலகல் வடிவத்தை கவனித்தது — பொருள் அலைகளின் முதல் நேரடி சோதனை உறுதிப்படுத்தல். ஒரு படிகத்தில் அணு இடைவெளிகளுடன் ஒப்பிடக்கூடிய அலைநீளங்கள் கொண்ட மெதுவான எலக்ட்ரான்கள், இந்த சோதனைக்கு ஏன் சரியான தேர்வு என்று விளக்குங்கள்.
- லேசர் குளிர்வித்தல் போன்ற நுட்பங்கள், அணுக்களை மிகவும் குறைந்த இயக்க ஆற்றல்களுக்கு மெதுவாக்கி, குறிப்பிடத்தக்க குவாண்டம் அலை விளைவுகளை (போஸ்-ஐன்ஸ்டைன் செறிவு போன்றவை) கவனிக்க போதுமான பெரிய டி ப்ராக்லி அலைநீளங்களைத் தருகின்றன. 'குளிர்ந்தது' என்பதை 'அதிக அலை போன்றது' உடன் இணைக்கும் பொதுவான கொள்கையை விளக்குங்கள்.
- 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
- மெதுவான எலக்ட்ரான் அலை பொட்டலத்திற்கு வருக
- எலக்ட்ரானைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- குறைந்த ஆற்றலில் நீள λ
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.