Vật lý hiện đại
Gói sóng electron chậm
K thấp cho bước sóng de Broglie dài trên bàn thang đo λ.
Gói sóng electron chậm — mô phỏng Vật lý hiện đại tương tác. K thấp cho bước sóng de Broglie dài trên bàn thang đo λ. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Bước sóng điện tử dài
K thấp cho ra một bước sóng de Broglie dài trên thang bàn thí nghiệm λ.
Động năng thấp nghĩa là động lượng nhỏ và bước sóng De Broglie dài, vì vậy hiệu ứng nhiễu xạ và giao thoa chiếm ưu thế so với quỹ đạo giống hạt. Cài đặt sẵn này dùng electron chậm để λ lớn trên bàn làm việc và hành vi sóng trở nên rõ ràng.
- λ = h/p
- K thấp → λ dài
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Một electron chuyển động chậm có bước sóng de Broglie dài hơn electron chuyển động nhanh. Điều này có nghĩa là bản chất sóng của electron chậm dễ quan sát bằng thực nghiệm hơn hay khó hơn?
Dự đoán cân nặng
- Khó quan sát hơn đối với các electron chậm.
- Dễ dàng hơn - bước sóng dài hơn (có thể so sánh với khoảng cách nguyên tử hoặc kích thước khe) làm cho hiệu ứng nhiễu xạ và giao thoa rõ ràng hơn và dễ phát hiện hơn.
- Hiệu ứng sóng không phụ thuộc vào bước sóng của electron.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Động năng K (eV)
Những gì bạn đo lường:
- Bước sóng De Broglie λ (pm)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước sóng điện tử chậm và nhấn Reset. Những electron này chuyển động chậm hơn nhiều so với trong thí nghiệm electron-de-broglie.
- Kích hoạt tính năng đọc bước sóng de Broglie.
- Đặt động năng (thấp) của electron cho mỗi lần thử và ghi lại bước sóng de Broglie của nó.
phương trình điều khiển
Bước sóng De Broglie ở mức năng lượng thấp — λ = h/p
Vì λ = h/√(2mK), việc giảm động năng của electron sẽ làm tăng bước sóng de Broglie của nó - các hạt 'lạnh', chậm có hành vi sóng rõ rệt nhất, dễ quan sát nhất.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với một lần thử, hãy tính λ = h/√(2m_eK) sử dụng K trong phạm vi 5-20 eV. So sánh với bảng - chú ý những bước sóng này (hàng trăm chiều) dài hơn bước sóng của thí nghiệm electron-de-broglie năng lượng cao hơn.
- Giải thích tại sao việc giảm động năng (giảm động lượng) luôn làm tăng bước sóng de Broglie, sử dụng λ = h/p.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Thí nghiệm Davisson-Germer năm 1927 đã phân tán các electron chậm (năng lượng tương tự thí nghiệm này, hàng chục eV) ra khỏi một tinh thể niken và quan sát thấy một mẫu nhiễu xạ khớp chính xác với bước sóng de Broglie dự đoán – sự xác nhận thực nghiệm trực tiếp đầu tiên về sóng vật chất. Giải thích tại sao các electron chậm (có bước sóng tương đương với khoảng cách nguyên tử trong tinh thể) là lựa chọn phù hợp cho thí nghiệm này.
- Các kỹ thuật như làm mát bằng laser có thể làm chậm các nguyên tử xuống mức động năng cực thấp, tạo cho chúng bước sóng de Broglie đủ lớn để quan sát các hiệu ứng sóng lượng tử nổi bật (như ngưng tụ Bose-Einstein). Giải thích nguyên tắc chung kết nối 'lạnh hơn' với 'giống sóng hơn'.
- 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
- Chào mừng đến sóng electron chậm
- Chọn electron
- Nhấn Phát
- λ dài ở năng lượng thấp
- Mở Trình kiểm tra
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →