ฟิสิกส์ยุคใหม่
กลุ่มคลื่นอิเล็กตรอนช้า
K ต่ำให้ความยาวคลื่นเดอบรอยยาวบนโต๊ะมาตราส่วน λ
กลุ่มคลื่นอิเล็กตรอนช้า — การจำลองฟิสิกส์ยุคใหม่แบบโต้ตอบ K ต่ำให้ความยาวคลื่นเดอบรอยยาวบนโต๊ะมาตราส่วน λ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
อิเล็กตรอนความยาวคลื่นยาว
K ต่ำให้ความยาวคลื่นเดอบรอยยาวบนม้านั่งสเกล λ
พลังงานจลน์ต่ำหมายถึงโมเมนตัมเล็กและความยาวคลื่นเดอบรอยยาว ดังนั้นผลของการเลี้ยวเบนและการแทรกสอดมีอิทธิพลเหนือเส้นทางแบบอนุภาค พรีเซตนี้ใช้อิเล็กตรอนช้าเพื่อให้ λ ใหญ่บนม้านั่งและพฤติกรรมคลื่นชัดเจน
- λ = h/p
- K ต่ำ → λ ยาว
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ช้ามีความยาวคลื่นเดอบรอยยาวกว่าอันที่เร็ว นั่นหมายความว่าธรรมชาติคลื่นของอิเล็กตรอนช้าสังเกตการทดลองได้ง่ายกว่าหรือยากกว่า
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- ยากกว่าที่จะสังเกตสำหรับอิเล็กตรอนช้า
- ง่ายกว่า — ความยาวคลื่นยาวกว่า (เทียบเท่าระยะห่างอะตอมหรือขนาดช่อง) ทำให้ผลเลี้ยวเบนและแทรกสอดเด่นชัดและตรวจจับได้ง่ายกว่า
- ผลคลื่นไม่ขึ้นกับความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- พลังงานจลน์ K (eV)
สิ่งที่คุณวัด:
- ความยาวคลื่นเดอบรอย λ (pm)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ slow-electron-wave แล้วกดรีเซ็ต อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ช้ากว่าในการทดลอง electron-de-broglie มาก
- เปิดค่าแสดงความยาวคลื่นเดอบรอย
- ตั้งพลังงานจลน์ (ต่ำ) ของอิเล็กตรอนในแต่ละรอบแล้วบันทึกความยาวคลื่นเดอบรอย
สมการควบคุม
ความยาวคลื่นเดอบรอยที่พลังงานต่ำ — λ = h/p
เนื่องจาก λ = h/√(2mK) การลดพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนจึงเพิ่มความยาวคลื่นเดอบรอยของมัน อนุภาคที่ช้าและ 'เย็น' มีพฤติกรรมคลื่นที่เด่นชัดและสังเกตง่ายที่สุด
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ λ = h/√(2m_eK) โดยใช้ K ในช่วง 5-20 eV เทียบกับตาราง และสังเกตว่าความยาวคลื่นเหล่านี้ (หลายร้อย pm) ยาวกว่าของการทดลอง electron-de-broglie ที่พลังงานสูงกว่า
- จงใช้ λ = h/p อธิบายว่าทำไมการลดพลังงานจลน์ (ลดโมเมนตัม) จึงเพิ่มความยาวคลื่นเดอบรอยเสมอ
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- การทดลองเดวิสสัน-เจอร์เมอร์ปี 1927 กระเจิงอิเล็กตรอนช้า (พลังงานใกล้เคียงการทดลองนี้ หลักสิบ eV) ออกผลึกนิกเกิล และเห็นแบบแผนเลี้ยวเบนตรงความยาวคลื่นเดอบรอยที่ทำนายพอดี — การยืนยันคลื่นสสารโดยตรงครั้งแรก อธิบายว่าเหตุใดอิเล็กตรอนช้า (ความยาวคลื่นเทียบเท่าระยะห่างอะตอมในผลึก) จึงเป็นทางเลือกที่ถูกต้องของการทดลองนี้
- เทคนิคอย่างการทำให้เย็นด้วยเลเซอร์ชะลออะตอมลงถึงพลังงานจลน์ต่ำมาก ให้ความยาวคลื่นเดอบรอยใหญ่พอเห็นผลคลื่นควอนตัมอันน่าทึ่ง (อย่างบอส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท) อธิบายหลักการทั่วไปเชื่อม “เย็นกว่า” กับ “เหมือนคลื่นมากกว่า”
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ คลื่นอิเล็กตรอนช้า
- เลือกอิเล็กตรอน
- กดเล่น
- λ ยาวที่พลังงานต่ำ
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ