ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
ఎలక్ట్రాన్ ద్వి-రంధ్రం
ద్వి-రంధ్ర రీతికి మారండి — ఫ్రింజ్లు λ, రంధ్ర వేరుపాటుతో స్కేల్ అవుతాయి.
ఎలక్ట్రాన్ ద్వి-రంధ్రం — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. ద్వి-రంధ్ర రీతికి మారండి — ఫ్రింజ్లు λ, రంధ్ర వేరుపాటుతో స్కేల్ అవుతాయి. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
ద్రవ్య-తరంగ వ్యతికరణం
ద్వి-రంధ్ర రీతికి మారండి — ఫ్రింజ్లు λ, రంధ్ర వేరుపాటుతో స్కేల్ అవుతాయి.
రెండు రంధ్రాల గుండా ఎలక్ట్రాన్లు ఫోటాన్లలా వ్యతికరిస్తాయి, కానీ కిలోవోల్ట్ ఎలక్ట్రాన్ల డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాలు పికోమీటర్లు — నమూనాలు చాలా సన్నగా ఉంటాయి. ఈ ప్రీసెట్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని తరగతి గది స్కేల్కు పెంచడంతో, రంధ్ర వేరుపాటు లేదా శక్తి మారినప్పుడు ఫ్రింజ్ వాడుక Δy = λL/d కనిపిస్తుంది.
- Δy = λL/d
- తరంగ–కణ ద్వైత స్వభావం
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
రెండు సన్నని రంధ్రాల గుండా ఒకేసారి ఒక్క ఎలక్ట్రాన్ చొప్పున పంపినా, తెరపై కాంతి తరంగాల మాదిరిగానే వ్యతికరణ నమూనా ఏర్పడుతుంది. వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్ (పొట్టి డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం) వెడల్పాటి లేదా ఇరుకైన వ్యతికరణ ఫ్రింజ్లను ఏర్పరుస్తుంది?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- ఇరుకైన ఫ్రింజ్లు — ఫ్రింజ్ అంతరం తరంగదైర్ఘ్యానికి అనుపాతంలో ఉంటుంది, వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్లకు పొట్టి తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉంటాయి.
- వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్లకు వెడల్పాటి ఫ్రింజ్లు.
- ఫ్రింజ్ అంతరం ఎలక్ట్రాన్ వేగంపై ఆధారపడదు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- గతిజ శక్తి K (eV)
మీరు కొలిచేవి:
- డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం λ (pm)
- ఫ్రింజ్ అంతరం y (cm)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- electron-double-slit ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. రంధ్ర వేరుపాటు = 100 nm, తెర దూరం = 50 cm.
- డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్య, ఫ్రింజ్-అంతర రీడింగ్లను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తిని సెట్ చేసి, తెరపై వ్యతికరణ ఫ్రింజ్ అంతరాన్ని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం — λ = h/p
p ద్రవ్యవేగం గల ఎలక్ట్రాన్ λ = h/p = h/√(2mK) తరంగదైర్ఘ్యం గల తరంగంలా ప్రవర్తిస్తుంది — వ్యతికరణ నమూనాను నిర్ణయించేది ఈ తరంగదైర్ఘ్యమే. కాంతి వలెనే, d దూరంతో వేరు చేయబడిన రెండు సంబద్ధ మూలాలు L దూరంలోని తెరపై y = λL/d అంతరంలో ఫ్రింజ్లను ఏర్పరుస్తాయి; వేగవంతమైన (ఎక్కువ-K) ఎలక్ట్రాన్కు పొట్టి λ ఉంటుంది కాబట్టి మరింత దగ్గరగా ఉన్న ఫ్రింజ్లు.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, λ = h/√(2m_eK) లెక్కించి, ఆపై తెర దూరం L = 50 cm, రంధ్ర వేరుపాటు d = 100 nm ఉపయోగించి ఫ్రింజ్ అంతరం y = λL/d. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
- ఇది కాంతి కోసం వాడే అదే ద్వి-రంధ్ర ఫ్రింజ్ సూత్రమే ఎందుకో వివరించండి — ఎలక్ట్రాన్లకు తరంగదైర్ఘ్యం ఉందని అంగీకరించగానే, వాటి వ్యతికరణ నమూనా అభేద్యమైన తరంగ గణితాన్ని పాటిస్తుంది.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- గమనించదగిన విషయం — ఎలక్ట్రాన్లను ఒకేసారి ఒక్కటే పంపినా, మధ్య ఎక్కువ విరామాలతో, ఈ వ్యతికరణ నమూనా ఏర్పడుతుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్లు ఒకదానితో ఒకటి వ్యతికరిస్తున్నాయనే ఆలోచనను ఎందుకు తోసిపుచ్చుతుందో, బదులుగా ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ ఏదోవిధంగా 'తనతో తానే వ్యతికరించుకుంటుందని' సూచిస్తుందో వివరించండి.
- ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ వాస్తవానికి ఏ రంధ్రం గుండా వెళ్లిందో నిర్ణయించడానికి డిటెక్టర్ను ఏర్పాటు చేస్తే, వ్యతికరణ నమూనా మాయమవుతుంది — బదులుగా రెండు సరళ పట్టీలు వస్తాయి. 'ఏ మార్గం అనేది కొలవడం' తరంగ వ్యతికరణాన్ని మౌలికంగా ఎందుకు నాశనం చేస్తుంది?
- 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
- Electron Double Slit కు స్వాగతం
- ఎలక్ట్రాన్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- ప్రకాశ, చీకటి ఫ్రింజ్లు
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.