ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం
నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్ తరంగ ప్యాకెట్
తక్కువ K λ-స్కేల్ బెంచ్పై పొడవైన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఇస్తుంది.
నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్ తరంగ ప్యాకెట్ — ఇంటరాక్టివ్ ఆధునిక భౌతిక శాస్త్రం సిమ్యులేషన్. తక్కువ K λ-స్కేల్ బెంచ్పై పొడవైన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఇస్తుంది. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
పొడవైన తరంగదైర్ఘ్య ఎలక్ట్రాన్లు
తక్కువ K, λ-స్కేల్ బెంచ్పై పొడవైన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని ఇస్తుంది.
తక్కువ గతిజ శక్తి అంటే చిన్న ద్రవ్యవేగం, పొడవైన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం — కణ-లాంటి మార్గాల కంటే వివర్తన, వ్యతికరణ ప్రభావాలు ఆధిక్యత చెలాయిస్తాయి. ఈ ప్రీసెట్ నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్లను వాడటంతో λ బెంచ్పై పెద్దదవుతుంది — తరంగ ప్రవర్తన స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది.
- λ = h/p
- తక్కువ K → పొడవైన λ
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
నెమ్మదిగా కదిలే ఎలక్ట్రాన్కు వేగవంతమైన దాని కంటే పొడవైన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం ఉంటుంది. దీనర్థం నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్ యొక్క తరంగ స్వభావాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా గమనించడం సులభమా లేక కష్టమా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్లకు గమనించడం కష్టం.
- సులభం — పొడవైన తరంగదైర్ఘ్యం (పరమాణు అంతరాలు లేదా రంధ్ర పరిమాణాలతో సరిపోలినది) వివర్తన, వ్యతికరణ ప్రభావాలను మరింత స్పష్టంగా, గుర్తించదగినవిగా చేస్తుంది.
- తరంగ ప్రభావాలు ఎలక్ట్రాన్ తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడవు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- గతిజ శక్తి K (eV)
మీరు కొలిచేవి:
- డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం λ (pm)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- slow-electron-wave ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. ఈ ఎలక్ట్రాన్లు electron-de-broglie ప్రయోగంలో కంటే చాలా నెమ్మదిగా కదులుతాయి.
- డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్య రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి ఎలక్ట్రాన్ యొక్క (తక్కువ) గతిజ శక్తిని సెట్ చేసి, దాని డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
తక్కువ శక్తి వద్ద డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం — λ = h/p
λ = h/√(2mK) కావడం వల్ల, ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తిని తగ్గించడం దాని డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని పెంచుతుంది — నెమ్మది, 'చల్లని' కణాలకు అత్యంత స్పష్టమైన, సులభంగా గమనించదగిన తరంగ ప్రవర్తన ఉంటుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, 5-20 eV పరిధిలో K ఉపయోగించి λ = h/√(2m_eK) లెక్కించండి. పట్టికతో పోల్చండి — ఈ తరంగదైర్ఘ్యాలు (వందల pm) ఎక్కువ-శక్తి electron-de-broglie ప్రయోగపు దాని కంటే పొడవైనవని గమనించండి.
- λ = h/p ఉపయోగించి, గతిజ శక్తిని (ద్రవ్యవేగాన్ని) తగ్గించడం వల్ల డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యం ఎప్పుడూ పెరుగుతుందో వివరించండి.
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- 1927 డేవిసన్-జెర్మర్ ప్రయోగం (ఈ ప్రయోగం వంటి శక్తులు, పదుల eV) గల నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్లను నికెల్ స్ఫటికంపై విసరణ చెందేలా పంపి, ఊహించిన డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యానికి ఖచ్చితంగా సరిపోయే వివర్తన నమూనాను గమనించింది — ద్రవ్య తరంగాలకు మొదటి ప్రత్యక్ష ప్రయోగాత్మక నిర్ధారణ. ఈ ప్రయోగానికి నెమ్మది ఎలక్ట్రాన్లు (స్ఫటికంలోని పరమాణు అంతరాలతో సరిపోలిన తరంగదైర్ఘ్యాలు గలవి) సరైన ఎంపిక ఎందుకో వివరించండి.
- లేజర్ శీతలీకరణ వంటి పద్ధతులు పరమాణువులను అత్యంత తక్కువ గతిజ శక్తులకు నెమ్మదింపజేయగలవు, వాటికి కొట్టొచ్చిన క్వాంటం తరంగ ప్రభావాలను (బోస్-ఐన్స్టీన్ ఘనీభవనాల వంటివి) గమనించగలిగేంత పెద్ద డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్యాలను ఇస్తాయి. 'చల్లబడటం' నుండి 'మరింత తరంగత్వం' అనే సాధారణ సూత్రాన్ని వివరించండి.
- 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
- Slow Electron Wave కు స్వాగతం
- ఎలక్ట్రాన్ ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- తక్కువ శక్తి వద్ద పొడవైన λ
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.