எலக்ட்ரான் இரு-திறப்பு குறுக்கீடு

1 · கணிப்பு

இரண்டு குறுகிய திறப்புகள் வழியாக ஒரு நேரத்தில் ஒன்றாக சுடப்படும் எலக்ட்ரான்கள், ஒளி அலைகள் செய்வது போலவே திரையில் ஒரு குறுக்கீடு வடிவத்தை உருவாக்குகின்றன. வேகமான எலக்ட்ரான் (குறுகிய டி ப்ராக்லி அலைநீளம்) அகலமானவா அல்லது குறுகியவா குறுக்கீடு வரிகளை உருவாக்கும்?

2 · அமைப்பு

  1. electron-double-slit முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். திறப்பு பிரிப்பு = 100 nm, திரை தூரம் = 50 cm.
  2. டி ப்ராக்லி அலைநீளம் மற்றும் வரி-இடைவெளி வாசிப்புகளை இயக்குங்கள்.
  3. ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் எலக்ட்ரானின் இயக்க ஆற்றலை அமைத்து, திரையில் உள்ள குறுக்கீடு வரி இடைவெளியைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

இயக்க ஆற்றல் K (eV)டி ப்ராக்லி அலைநீளம் λ (pm)வரி இடைவெளி y (cm)
100.00
150.00
200.00

உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், அலைநீளம் λ (x-அச்சு) எதிராக வரி இடைவெளி y (y-அச்சு)-ஐ வரையுங்கள். கோடு ஆதாரப் புள்ளி வழியாக நேர்கோடாக செல்கிறதா?

4 · பகுப்பாய்வு

  1. ஒரு முயற்சிக்கு, λ = h/√(2m_eK) கணக்கிட்டு, பின்னர் திரை தூரம் L = 50 cm மற்றும் திறப்பு பிரிப்பு d = 100 nm பயன்படுத்தி வரி இடைவெளி y = λL/d கணக்கிடுங்கள். இரண்டையும் அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
  2. இது ஒளிக்குப் பயன்படுத்தப்படும் சரியாக அதே இரு-திறப்பு வரி சூத்திரம் ஏன் — எலக்ட்ரான்களுக்கு அலைநீளம் உண்டு என்பதை ஒருமுறை ஏற்றுக்கொண்டால், அவற்றின் குறுக்கீடு வடிவம் ஒரே மாதிரியான அலை கணிதத்தைப் பின்பற்றுகிறது — என்று விளக்குங்கள்.

5 · நீட்டிப்பு

  1. குறிப்பிடத்தக்க வகையில், எலக்ட்ரான்கள் ஒரு நேரத்தில் ஒன்றாக, நீண்ட இடைவெளிகளுடன் சாதனம் வழியாக சுடப்படும்போதும் இந்த குறுக்கீடு வடிவம் உருவாகிறது. இது எலக்ட்ரான்கள் ஒன்றுக்கொன்று குறுக்கீடு உருவாக்குகின்றன என்ற யோசனையை ஏன் நிராகரிக்கிறது, மாறாக ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும் ஏதோ வகையில் 'தன்னுடனேயே குறுக்கீடு உருவாக்குகிறது' என்று கூறுகிறது.
  2. ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானும் உண்மையில் எந்த திறப்பு வழியாக சென்றது என்பதைத் தீர்மானிக்க ஒரு கண்டறியாளரை அமைத்தால், குறுக்கீடு வடிவம் மறைந்துவிடும் — அதற்கு பதிலாக இரண்டு எளிய பட்டைகளைப் பெறுவீர்கள். 'எந்தப் பாதை' என்பதை அளப்பது அலை குறுக்கீட்டை ஏன் அடிப்படை ரீதியாக அழிக்கலாம்?

இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்

டி ப்ராக்லி அலைநீளம்

உந்தம் p கொண்ட ஒரு எலக்ட்ரான், λ = h/p = h/√(2mK) அலைநீளம் கொண்ட ஒரு அலையாக நடக்கிறது — குறுக்கீடு வடிவத்தை நிர்ணயிக்கும் அலைநீளம் இதுவே. ஒளியுடன் சேர்த்து, d தூரம் பிரிக்கப்பட்ட இரண்டு கூடிய மூலங்கள், L தூரத்தில் உள்ள திரையில் y = λL/d இடைவெளியில் வரிகளை உருவாக்குகின்றன; வேகமான (உயர்-K) எலக்ட்ரானுக்கு குறுகிய λ உள்ளது, எனவே அதிக இறுக்கமாக இடம்பெற்ற வரிகள்.

← சோதனைக்குத் திரும்பு

நவீன இயற்பியல்

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்