Sóng vật chất De Broglie: Bước sóng của electron

1 · Dự đoán

Louis de Broglie đề xuất rằng các hạt như electron cũng có bước sóng chứ không chỉ có ánh sáng. Một electron nhanh hơn (động năng cao hơn) có bước sóng de Broglie dài hơn hay ngắn hơn?

• Bước sóng dài hơn cho các electron nhanh hơn.
• Bước sóng không phụ thuộc vào động năng.
• Ngắn hơn - động năng cao hơn có nghĩa là động lượng cao hơn và bước sóng tỷ lệ nghịch với động lượng.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước electron-de-broglie và nhấn Reset.
2. Kích hoạt tính năng đọc bước sóng de Broglie.
3. Đặt động năng của electron cho mỗi lần thử và ghi lại bước sóng de Broglie của nó.

3 · Thu thập dữ liệu

Vẽ biểu đồ bước sóng λ (trục y) so với 1/√K (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường có thẳng qua gốc tọa độ không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính λ = h/√(2m_eK) bằng cách sử dụng h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg (chuyển đổi K từ eV sang joules). So sánh với bảng.
2. Giải thích, sử dụng λ = h/p và p = √(2m_eK), tại sao động năng cao hơn (và do đó động lượng cao hơn) tạo ra bước sóng NGẮN HƠN — mối quan hệ ngược lại với E = hc/λ. của photon

5 · Gia hạn

1. Kính hiển vi điện tử khai thác bước sóng de Broglie cực nhỏ của electron (ngắn hơn nhiều so với ánh sáng khả kiến) để phân giải các chi tiết nhỏ hơn nhiều so với kính hiển vi quang học từng có thể làm được. Giải thích tại sao sử dụng electron năng lượng cao hơn (bước sóng ngắn hơn) thường cải thiện độ phân giải của kính hiển vi điện tử.
2. Một quả bóng chày được ném cũng có bước sóng de Broglie, nhưng quá nhỏ để có thể nhận thấy. Sử dụng λ = h/p với động lượng đặc trưng của quả bóng chày, giải thích tại sao hiệu ứng sóng vật chất chỉ có thể quan sát được đối với các hạt cực nhẹ như electron.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm