近代物理
電子德布羅意波長
增大 K — λ = h/p 隨動量增大而減小。
電子德布羅意波長——互動式近代物理模擬。增大 K — λ = h/p 隨動量增大而減小。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
德布羅意波長
增大 K — λ = h/p 隨動量增大而減小。
德布羅意提出物質波，波長 λ = h/p。電子的動量上升時波長變短，連接了粒子與波的描述。這個關係是電子顯微鏡與晶體繞射的基礎，那裡的縫隙必須與 λ 相當。
- 德布羅意波長 λ = h/p
- 波長 λ ∝ 1/√K
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
路易斯·德布羅意提出，像電子這樣的粒子也有波長，而不僅僅是光。更快（更高動能）的電子具有更長或更短的德布羅意波長嗎？
預測權重
- 波長較長，電子速度較快。
- 波長不依賴動能。
- 更短－更高的動能意味著更高的動量，而波長與動量成反比。
可變角色
您設定的內容：
- 動能K (eV)
您測量的內容：
- 德布羅意波長 λ (pm)
調查如何進行
- 開啟 electron-de-broglie 預設並按下 Reset。
- 啟用德布羅意波長讀數。
- 設定每次試驗的電子動能並記錄其德布羅意波長。
控制方程
德布羅意波長 — λ = h/p
任何具有動量p的粒子都對應一個波長λ = h/p。對於動能為K的非相對論性粒子，這變為λ = h/√(2mK)——這正是光的波粒二象性向物質的直接延伸。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，使用 h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg 計算 λ = h/√(2m_eK)（將 K 從 eV 轉換為焦耳）。與表比較。
- 使用 λ = h/p 和 p = √(2m_eK) 解釋為什麼更高的動能（因此更高的動量）會產生更短的波長 - 與光子的 E = hc/λ 的關係相反。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 電子顯微鏡利用電子極短的德布羅意波長（遠短於可見光）來分辨光學顯微鏡永遠無法解析的更細微結構。請解釋為什麼使用能量更高（波長更短）的電子通常能提升電子顯微鏡的解析度。
- 被投出的棒球同樣具有德布羅意波長，但小到永遠不可能被察覺。請用棒球典型動量代入λ = h/p，解釋為什麼物質波效應只有在像電子這樣極輕的粒子上才能被觀測到。
- 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
- 歡迎學習電子德布羅意波長
- 選擇電子
- 按播放
- 由動量決定波長
- 打開學習側欄面板
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。