Modern Fizik
Elektron çift yarık
Çift yarık moduna geçin — saçaklar λ ve yarık aralığıyla ölçeklenir.
Elektron çift yarık — etkileşimli Modern Fizik simülasyonu. Çift yarık moduna geçin — saçaklar λ ve yarık aralığıyla ölçeklenir. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Madde-dalga girişimi
Çift-yarık moduna geçin — saçaklar λ ve yarık ayrımıyla ölçeklenir.
İki yarıktan geçen elektronlar fotonlar gibi girişim üretir, ancak kilovolt elektronlar için De Broglie dalga boyları pikometre mertebesindedir — desenler çok incedir. Ön ayar, yarık ayrımı veya enerji değiştiğinde saçak aralığı Δy = λL/d'nin görülebilmesi için dalga boyunu sınıf ölçeğinde abartır.
- Δy = λL/d
- Dalga-parçacık ikiliği
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
İki dar yarıktan birer birer ateşlenen elektronlar, tıpkı ışık dalgalarının yaptığı gibi, ekranda bir girişim deseni oluşturuyor. Daha hızlı bir elektron (daha kısa de Broglie dalga boyu) daha geniş veya daha dar girişim saçakları üretir mi?
Tartılacak tahminler
- Daha dar saçaklar — saçak aralığı dalga boyuyla orantılıdır ve daha hızlı elektronların dalga boyları daha kısadır.
- Daha hızlı elektronlar için daha geniş saçaklar.
- Saçak aralığı elektron hızına bağlı değildir.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Kinetik enerji K (eV)
Ölçtüğünüz şey:
- De Broglie dalga boyu λ (pm)
- Saçak aralığı y (cm)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Elektron çift yarık ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Yarık ayrımı = 100 nm, ekran mesafesi = 50 cm.
- De Broglie dalga boyunu ve saçak aralığı okumalarını etkinleştirin.
- Her deneme için elektronun kinetik enerjisini ayarlayın ve girişim saçak aralığını ekrana kaydedin.
Yönetim denklemi
Elektron Girişimi Saçak Aralığı — λ = h/p
Tıpkı ışıkta olduğu gibi, d mesafesiyle ayrılan iki tutarlı dalga kaynağı, L mesafesindeki bir ekranda y = λL/d kadar aralıklı girişim saçakları üretir. Elektronlar için λ, de Broglie dalga boyu h/√(2mK)'dir, dolayısıyla daha hızlı elektronlar daha sıkı aralıklı saçaklar üretir.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, L = 50 cm ekran mesafesini ve yarık ayırma d = 100 nm'yi kullanarak λ = h/√(2m_eK),'yi, ardından saçak aralığını y = λL/d'yi hesaplayın. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- Bunun neden ışık için kullanılan double-slit saçak formülünün aynısı olduğunu açıklayın; elektronların bir dalga boyuna sahip olduğunu kabul ettiğinizde girişim desenleri aynı dalga matematiğine uyar.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- Dikkat çekici bir şekilde, bu girişim deseni, elektronlar aygıttan birer birer, aralarında uzun boşluklar olacak şekilde ateşlendiğinde bile oluşuyor. Bunun, elektronların basitçe BİRBİRLERİNE müdahale ettiği fikrini neden dışladığını ve bunun yerine her elektronun bir şekilde 'kendisine müdahale ettiğini' öne sürdüğünü açıklayın.
- Her elektronun gerçekte hangi yarıktan geçtiğini belirlemek için bir detektör kurarsanız, girişim deseni ortadan kalkar; bunun yerine iki basit bant elde edersiniz. 'Hangi yolu ölçmek' neden dalga girişimini temelden yok edebilir?
- 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
- Hoş geldiniz: elektron çift yarık
- Seçin: elektron
- Oynat'a basın
- Parlak ve karanlık saçaklar
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.