Giao thoa khe đôi điện tử

1 · Dự đoán

Các electron bắn lần lượt qua hai khe hẹp tạo nên hình ảnh giao thoa trên màn hình, giống như sóng ánh sáng. Liệu một electron nhanh hơn (bước sóng de Broglie ngắn hơn) tạo ra các vân giao thoa rộng hơn hay hẹp hơn?

2 · Thiết lập

  1. Mở cài đặt sẵn khe đôi điện tử và nhấn Reset. Khoảng cách khe = 100 nm, khoảng cách màn chắn = 50 cm.
  2. Kích hoạt tính năng đo bước sóng de Broglie và khoảng cách rìa.
  3. Đặt động năng của electron cho mỗi lần thử và ghi lại khoảng cách vân giao thoa trên màn.

3 · Thu thập dữ liệu

Động năng K (eV)Bước sóng De Broglie λ (pm)Khoảng cách vân y (cm)
100.00
150.00
200.00

Vẽ khoảng cách rìa y (trục y) theo bước sóng λ (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường thẳng có đi qua gốc tọa độ không?

4 · Phân tích

  1. Đối với một lần thử, hãy tính λ = h/√(2m_eK), sau đó khoảng cách vân y = λL/d sử dụng khoảng cách màn L = 50 cm và khoảng cách khe d = 100 nm. So sánh cả hai với bảng.
  2. Giải thích tại sao đây lại giống hệt công thức vân hai khe được sử dụng cho ánh sáng - một khi bạn chấp nhận rằng các electron có bước sóng, hệ vân giao thoa của chúng tuân theo toán học sóng giống hệt nhau.

5 · Gia hạn

  1. Giải thích tại sao điều này loại trừ ý tưởng cho rằng các electron chỉ đơn giản là giao thoa LẪN NHAU...
  2. Nếu bạn thiết lập một máy dò để xác định khe nào mỗi electron thực sự đi qua, thì kiểu giao thoa sẽ biến mất - thay vào đó bạn nhận được hai dải đơn giản. Tại sao việc 'đo đường đi' về cơ bản có thể phá hủy sự giao thoa sóng?

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

Bước sóng de Broglie

Một electron có động lượng p hành xử như một sóng với bước sóng λ = h/p = h/√(2mK) — chính bước sóng này sau đó quyết định sơ đồ giao thoa. Giống như với ánh sáng, hai nguồn kết hợp cách nhau khoảng cách d tạo ra các vân cách nhau y = λL/d trên màn cách L; electron nhanh hơn (K cao hơn) có λ ngắn hơn nên các vân xếp khít hơn.

← Quay lại thử nghiệm

Vật lý hiện đại

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In