Інтерференція електронів на двох щілинах

1 · Прогноз

Електрони, що вилітають по одному крізь дві вузькі щілини, накопичують інтерференційну картину на екрані, як світлові хвилі. Чи дає швидший електрон (коротша довжина хвилі де Бройля) ширші чи вужчі інтерференційні смуги?

• Вужчі — відстань між смугами пропорційна довжині хвилі, а швидші електрони мають коротші довжини хвиль.
• Ширші для швидших електронів.
• Відстань між смугами не залежить від швидкості електрона.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет electron-double-slit та натисніть «Скинути». Відстань між щілинами = 100 nm, відстань до екрана = 50 cm.
2. Увімкніть покази довжини хвилі де Бройля та відстані між смугами.
3. Задайте кінетичну енергію електрона для кожного заміру та запишіть відстань між інтерференційними смугами на екрані.

3 · Збір даних

Побудуйте відстань між смугами y (вісь y) проти довжини хвилі λ (вісь x) для трьох замірів. Чи пряма лінія через початок?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть λ = h/√(2m_eK), потім відстань між смугами y = λL/d з відстанню до екрана L = 50 cm та відстанню між щілинами d = 100 nm. Порівняйте обидва з таблицею.
2. Поясніть, чому це точно та сама формула смуг двох щілин, що для світла — щойно ви приймаєте, що електрони мають довжину хвилі, їхня інтерференційна картина підпорядковується ідентичній хвильовій математиці.

5 · Поглиблення

1. Показово, що ця інтерференційна картина накопичується, навіть коли електрони вилітають крізь апарат по одному, з довгими паузами між ними. Поясніть, чому це виключає ідею, що електрони просто інтерферують ОДИН З ОДНИМ, і натомість натякає, що кожен електрон якось «інтерферує сам із собою».
2. Якщо ви встановите детектор, щоб визначити, крізь яку щілину насправді пройшов кожен електрон, інтерференційна картина зникає — ви отримуєте дві прості смуги натомість. Чому «вимірювання якого шляху» може фундаментально руйнувати хвильову інтерференцію?

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту

138 безкоштовних друкованих робочих аркушів з фізики