近代物理
电子双缝
切换到双缝模式——条纹间距随 λ 和缝距变化。
电子双缝——交互式近代物理模拟。切换到双缝模式——条纹间距随 λ 和缝距变化。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
物质波干涉
切换到双缝模式 — 条纹间距随 λ 和缝距变化。
电子穿过双缝时产生类似光子的干涉，但千电子伏特电子的德布罗意波长为皮米量级，干涉条纹极细。此预设在课堂尺度上对波长做了夸大处理，以便在缝距或能量变化时能观察到条纹间距 Δy = λL/d。
- 电子干涉 Δy = λL/d
- 波粒二象性
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
探究问题
电子通过两个窄缝一次发射一个，在屏幕上形成干涉图案，就像光波一样。速度更快的电子（德布罗意波长更短）会产生更宽或更窄的干涉条纹吗？
需要权衡的预测
- 更窄的条纹——条纹间距与波长成正比，更快的电子具有更短的波长。
- 电子越快，条纹越宽。
- 条纹间距不取决于电子速度。
变量角色
您设置的内容：
- 动能K (eV)
您测量的内容：
- 德布罗意波长 λ (pm)
- 条纹间距y (cm)
探究如何进行
- 打开「电子双缝干涉（electron-double-slit）」预设并按重置。狭缝间隔 = 100 nm，屏幕距离 = 50 cm。
- 启用德布罗意波长与条纹间距读数。
- 设置每次试验的电子动能并记录屏幕上的干涉条纹间距。
控制方程
德布罗意波长 — λ = h/p
具有动量 p 的电子表现得像波长 λ = h/p = h/√(2mK) 的波——正是这个波长决定了随后的干涉图样。就像光一样，相距 d 的两个相干光源在距离 L 的屏上产生间距为 y = λL/d 的条纹；更快（K 更高）的电子 λ 更短，因此条纹排得更密。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验，计算 λ = h/√(2m_eK)，然后使用屏幕距离 L = 50 cm 和狭缝间距 d = 100 nm 计算条纹间距 y = λL/d。将两者与表进行比较。
- 解释为什么这与用于光的 double-slit 条纹公式完全相同 - 一旦你接受电子具有波长，它们的干涉图就遵循相同的波数学。
这在实验室之外的地方表现出来
- 值得注意的是，即使一次一个电子通过装置发射，并且电子之间的间隙很长，这种干涉图案也会形成。解释为什么这排除了电子只是相互干扰的想法，而是表明每个电子以某种方式“干扰自身”。
- 如果你设置一个探测器来确定每个电子实际通过的狭缝，干涉图案就会消失——你会得到两个简单的带。为什么“测量哪条路径”可以从根本上破坏波干涉？
- 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
- 欢迎学习电子双缝
- 选择电子
- 按播放
- 明纹与暗纹
- 打开属性面板
- 完成了！
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