Difracción de electrones y longitud de onda de De Broglie – tubo de difracción, doble rendija, microscopio electrónico
FísicaFísica cuántica y nuclearEdades 17–18
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Inicia sesión para usarUn tubo de difracción de electrones con una lámina de grafito: cambia la tensión de aceleración V y observa cómo los anillos de la pantalla fluorescente se reducen al aumentar V, mide sus diámetros con un calibre de anillo, registra una tabla, representa D frente a 1/√V y calcula la longitud de onda λ = h/√(2meV) y la distancia d entre planos atómicos. Compara con los anillos que forman rayos X de la misma longitud de onda y acerca un imán al tubo. La pantalla Doble rendija envía electrones de uno en uno y forma franjas de interferencia; la pantalla Microscopio compara la resolución de un microscopio óptico y de uno electrónico de transmisión.
Lección: Dualidad onda-partícula: longitud de onda de De Broglie, difracción de electrones, interferencia de electrones en una doble rendija, microscopio electrónico
Qué muestra
De Broglie propuso que toda partícula tiene una longitud de onda λ = h/p. Los electrones acelerados por una tensión V tienen cantidad de movimiento p = √(2meV), así que λ = h/√(2meV), unos pocos picómetros para unos kilovoltios. Una lámina fina de grafito policristalino actúa como una red de difracción: la reflexión de Bragg 2d senθ = λ en dos familias de planos desvía los electrones en conos que forman dos anillos en la pantalla. Al subir V, λ disminuye y los anillos se encogen. Los electrones enviados de uno en uno por una doble rendija llegan como partículas, pero forman franjas de onda.
Cómo usarla
En la pestaña Tubo de difracción, ajusta Tensión V, arrastra sobre la pantalla o usa Calibre de anillo D para colocar el círculo discontinuo sobre un anillo, elige Anillo medido y pulsa Registrar. Repite con varias tensiones y lee d en las rectas ajustadas. Prueba Comparar con rayos X con Misma longitud de onda, y Acercar un imán. En Doble rendija cambia Rendijas, Separación d y Ritmo de emisión; en Microscopio, la Tensión del TEM.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Tubo de difracción de electrones, Electrones en una doble rendija, Microscopio electrónico
- Tensión de aceleración V (tubo de difracción) 1,5–5 kV
- Mostrar la red del grafito
- Acercar un imán al tubo
- Comparar con rayos X
- Energía de los fotones de rayos X 20–120 keV
- Tensión de aceleración V (doble rendija) 10–100 kV
- Separación de las rendijas d 0,5–4 µm
- Rendijas Las dos rendijas abiertas, Una rendija cerrada, Detector de rendija
- Ritmo de emisión de electrones Lento (de uno en uno), Medio, Rápido
- Mostrar la distribución prevista
- Tensión de aceleración del microscopio electrónico 10–300 kV
- Longitud de onda de la luz del microscopio óptico 400–700 nm
Preguntas para explorar
- ¿Por qué los anillos se hacen más pequeños al aumentar la tensión de aceleración?
- ¿Por qué un imán desplaza los anillos de electrones pero no los de rayos X?
- ¿Por qué desaparecen las franjas cuando un detector indica por qué rendija pasó cada electrón?
