電子雙縫干涉
1·預測
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？
- 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。
2·設定
- 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。
3·收集數據
| 動能K (eV) | 德布羅意波長 λ (pm) | 條紋間距y (cm) |
|---|---|---|
| 100.00 | ||
| 150.00 | ||
| 200.00 |
針對三次試驗，繪製條紋間距y（y軸）相對波長λ（x軸）的關係圖。直線是否通過原點？
4·分析
- 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。
5·擴展
- 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？
這個實驗背後的物理原理
電子乾涉條紋間距
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。