近代物理
電子雙縫
切換到雙縫模式 — 條紋間距隨 λ 和縫距變化。
電子雙縫——互動式近代物理模擬。切換到雙縫模式 — 條紋間距隨 λ 和縫距變化。 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。
物質波干涉
切換到雙縫模式 — 條紋間距隨 λ 和縫距變化。
電子穿過雙縫會像光子一樣產生干涉，但千伏級電子的德布羅意波長只有皮米——圖樣非常細密。此預設把波長誇大到教室尺度，當縫距或能量改變時可以看到條紋間距 Δy = λL/d 的變化。
- 電子干涉 Δy = λL/d
- 波粒二象性
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
電子一次經由兩個窄縫發射一個，在螢幕上形成乾涉圖案，就像光波一樣。更快的電子（德布羅意波長更短）會產生更寬或更窄的干涉條紋嗎？
預測權重
- 較窄的條紋－條紋間距與波長成正比，較快的電子具有較短的波長。
- 更寬的條紋可實現更快的電子。
- 條紋間距不取決於電子速度。
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)
- 條紋間距y (cm)
調查如何進行
- 開啟 electron-double-slit 預設並按下 Reset。狹縫間隔 = 100 nm，螢幕距離 = 50 cm。
- 啟用德布羅意波長與條紋間距讀數。
- 設定每次試驗的電子動能並記錄螢幕上的干涉條紋間距。
控制方程
電子乾涉條紋間距 — λ = h/p
與光的情形相同，兩個同調波源相隔距離d時，會在距離L的螢幕上產生間距為y = λL/d的干涉條紋。對電子而言，λ是德布羅意波長h/√(2mK)，因此速度更快的電子會產生間距更密的條紋。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 一項試驗，計算 λ = h/√(2m_eK)，然後使用螢幕距離 L = 50 cm 和狹縫間距 d = 100 nm 計算條紋間距 y = λL/d。將兩者與表格進行比較。
- 解釋為什麼這與用於光的 double-slit 條紋公式完全相同 - 一旦你接受電子具有波長，它們的干涉圖就遵循相同的波數學。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 值得注意的是，即使一次一個電子通過設備發射，並且電子之間的間隙很長，這種干涉圖案也會形成。解釋為什麼這排除了電子只是相互幹擾的想法，而是表明每個電子以某種方式「幹擾自身」。
- 如果你設定一個探測器來確定每個電子實際通過的狹縫，干涉圖案就會消失——你會得到兩個簡單的帶。為什麼「測量哪條路徑」可以從根本上破壞波干涉？
- 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
- 歡迎學習電子雙縫
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- 明紋與暗紋
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- 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。