อิเล็กตรอนพลังงานต่ำ ธรรมชาติคลื่นที่เด่นชัดกว่า

1 · ทำนาย

อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ช้ามีความยาวคลื่นเดอบรอยยาวกว่าอันที่เร็ว นั่นหมายความว่าธรรมชาติคลื่นของอิเล็กตรอนช้าสังเกตการทดลองได้ง่ายกว่าหรือยากกว่า

• ยากกว่าที่จะสังเกตสำหรับอิเล็กตรอนช้า
• ง่ายกว่า — ความยาวคลื่นยาวกว่า (เทียบเท่าระยะห่างอะตอมหรือขนาดช่อง) ทำให้ผลเลี้ยวเบนและแทรกสอดเด่นชัดและตรวจจับได้ง่ายกว่า
• ผลคลื่นไม่ขึ้นกับความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ slow-electron-wave แล้วกดรีเซ็ต อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ช้ากว่าในการทดลอง electron-de-broglie มาก
2. เปิดค่าแสดงความยาวคลื่นเดอบรอย
3. ตั้งพลังงานจลน์ (ต่ำ) ของอิเล็กตรอนในแต่ละรอบแล้วบันทึกความยาวคลื่นเดอบรอย

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความยาวคลื่น λ (แกน y) กับ 1/√K (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เทียบสเกลความยาวคลื่นเหล่านี้กับการทดลอง electron-de-broglie

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ λ = h/√(2m_eK) โดยใช้ K ในช่วง 5-20 eV เทียบกับตาราง และสังเกตว่าความยาวคลื่นเหล่านี้ (หลายร้อย pm) ยาวกว่าของการทดลอง electron-de-broglie ที่พลังงานสูงกว่า
2. จงใช้ λ = h/p อธิบายว่าทำไมการลดพลังงานจลน์ (ลดโมเมนตัม) จึงเพิ่มความยาวคลื่นเดอบรอยเสมอ

5 · ต่อยอด

1. การทดลองเดวิสสัน-เจอร์เมอร์ปี 1927 กระเจิงอิเล็กตรอนช้า (พลังงานใกล้เคียงการทดลองนี้ หลักสิบ eV) ออกผลึกนิกเกิล และเห็นแบบแผนเลี้ยวเบนตรงความยาวคลื่นเดอบรอยที่ทำนายพอดี — การยืนยันคลื่นสสารโดยตรงครั้งแรก อธิบายว่าเหตุใดอิเล็กตรอนช้า (ความยาวคลื่นเทียบเท่าระยะห่างอะตอมในผลึก) จึงเป็นทางเลือกที่ถูกต้องของการทดลองนี้
2. เทคนิคอย่างการทำให้เย็นด้วยเลเซอร์ชะลออะตอมลงถึงพลังงานจลน์ต่ำมาก ให้ความยาวคลื่นเดอบรอยใหญ่พอเห็นผลคลื่นควอนตัมอันน่าทึ่ง (อย่างบอส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท) อธิบายหลักการทั่วไปเชื่อม “เย็นกว่า” กับ “เหมือนคลื่นมากกว่า”

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง