Лабораторная работа № 7. Порядок выполнения работы.

Задание. Дифракция электронов.

Ознакомьтесь с теоретической частью работы.

Откройте рабочее окно.

А). Переместив движок в правой стороне рабочего окна, задайте произвольное значение ускоряющего напряжения U (пока вы не переместите движок, кнопки будут неактивны!!!) и запишите это значения. Нажмите кнопку Пуск. Пронаблюдайте на экране рабочего окна, как проявляется интерференционная картина при дифракции электронов на металлической фольге. Обратите внимание, что попадание электронов в различные точки экрана носит случайный характер, однако вероятность попадания электронов в определенные области экрана равна нулю, а в другие отлична от нуля. Именно поэтому и проявляется интерференционная картина.

Дождитесь, пока на экране четко не проявятся концентрические круги интерференционной картины и нажмите кнопку Тест. Внимание! Пока интерференционная картина не станет достаточно четкой, кнопка Тест будет неактивна. Она станет активной после того, как курсор мыши, при наведении на эту кнопку, изменит вид со стрелки на руку!!! На экране появится графическое изображение вероятности распределения электронов по оси x, соответствующее интерференционной картине. Перетащите измерительную линейку в область графика. С помощью правой кнопки мыши увеличьте изображение графика и определите расстояние между двумя крайними максимумами интерференции с точностью до десятых долей миллиметра. Запишите это значение. Разделив, это значение на 4 вы получите расстояние h₀ между максимумами интерференционной картины. Запишите его. С помощью правой кнопки мыши верните изображение в исходное состояние. Используя формулы в теоретической части определите длину волны де Бройля. Подставьте это значение в окно теста и нажмите кнопку Проверить. Если расчеты сделаны правильно, появиться надпись Правильно!!!

Б). Используя формулы в теоретической части, по ускоряющему напряжению найдите скорость электронов, и запишите ее. Подставьте это значение в окно теста и нажмите кнопку Проверить. Если расчеты сделаны правильно, появиться надпись Правильно!!! Рассчитайте импульс электрона, и по формуле де Бройля найдите длину волны. Сравните полученное значение с найденным по интерференционной картине.

В). Измените напряжение и нажав кнопку Тест повторите пункты А и Б. Результаты проведенных тестов покажите преподавателю. По результатам измерений составьте таблицу:

Г). Сравните рассчитанное значение λ для разных напряжений. Как меняется длина волны с изменением скорости электрона?

Д). Волновые свойства проявляются только для объектов микромира. Однако в формуле де Бройля нет никаких указаний о том, что ее можно использовать только для микрообъектов. Зная импульс макрообъекта, можно рассчитать длину волны де Бройля. Рассчитайте ее для автомобиля массой 1000 кг, движущегося со скоростью 150 км/час. Сравните ее с характерным минимальным размером в квантовой физике, так называемой Планковской длиной (10^-33 см). Почему, автомобиль не может проявить свои волновые свойства – например, «не заметить» какой-нибудь объект?

Лабораторная работа № 7. Форма отчета.

Общие требования к оформлению.

Работа выполняется на листах бумаги формата A4, или на двойных тетрадных листах.

В заголовке указываются:

Фамилия и инициалы студента, № группы
НАЗВАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Каждое задание лабораторной работы оформляется как ее раздел и должно иметь заголовок. В отчете по каждому заданию, должны быть даны ответы на все вопросы и, если это указано, сделаны выводы и приведены необходимые рисунки. Результаты тестовых заданий обязательно должны быть показаны преподавателю. В заданиях, включающих в себя измерения и расчеты, должны быть приведены данные измерений и данные проведенных расчетов.

Задание. Дифракция электронов.

А). Найденное расстояние h₀. Расчет длины волны λ.

Б). Расчеты скорости электрона, импульса и длины волны.

В). Повтор пунктов А и Б.Таблица с результатами:

Г). Анализ результатов. Ответы на вопросы.

Д). Определение длины волны де Бройля для автомобиля. Ответы на вопросы. Выводы.

Контрольные вопросы для проверки усвоения темы лабораторной работы:

1. В чем суть гипотезы Луи де Бройля?
2. Какие эксперименты подтвердили эту гипотезу?
3. Какова специфика описания состояния объектов микромира в отличие от описания объектов макромира?
4. Почему открытие волновых свойств у микрочастиц, наряду с проявлением корпускулярных свойств у электромагнитных волн (света) позволило говорить о корпускулярно-волновом дуализме материи? Поясните суть этих представлений.
5. Как зависит длина волны де Бройля от массы и от скорости микрочастицы?
6. Почему макрообъекты не проявляют волновых свойств?

Лабораторная работа № 8. ОПИСАНИЕ