ఎలక్ట్రాన్ ద్వి-రంధ్ర వ్యతికరణ

1 · ఊహించండి

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?

• ఇరుకైన ఫ్రింజ్‌లు — ఫ్రింజ్ అంతరం తరంగదైర్ఘ్యానికి అనుపాతంలో ఉంటుంది, వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్‌లకు పొట్టి తరంగదైర్ఘ్యాలు ఉంటాయి.
• వేగవంతమైన ఎలక్ట్రాన్‌లకు వెడల్పాటి ఫ్రింజ్‌లు.
• ఫ్రింజ్ అంతరం ఎలక్ట్రాన్ వేగంపై ఆధారపడదు.

2 · అమరిక

1. electron-double-slit ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. రంధ్ర వేరుపాటు = 100 nm, తెర దూరం = 50 cm.
2. డీ బ్రోగ్లీ తరంగదైర్ఘ్య, ఫ్రింజ్-అంతర రీడింగ్‌లను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి ఎలక్ట్రాన్ గతిజ శక్తిని సెట్ చేసి, తెరపై వ్యతికరణ ఫ్రింజ్ అంతరాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం తరంగదైర్ఘ్యం λ (x-అక్షం) పై ఫ్రింజ్ అంతరం y (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ మూలబిందువు గుండా సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. 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.
2. ఇది కాంతి కోసం వాడే అదే ద్వి-రంధ్ర ఫ్రింజ్ సూత్రమే ఎందుకో వివరించండి — ఎలక్ట్రాన్‌లకు తరంగదైర్ఘ్యం ఉందని అంగీకరించగానే, వాటి వ్యతికరణ నమూనా అభేద్యమైన తరంగ గణితాన్ని పాటిస్తుంది.

5 · విస్తరించండి

1. 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.
2. 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?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు