Difração de elétrons e comprimento de onda de De Broglie – tubo de difração, fenda dupla, microscópio eletrônico
FísicaFísica quântica e nuclearIdades 17–18
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Entre para usarUm tubo de difração de elétrons com uma película de grafite: mude a tensão de aceleração V e veja os anéis na tela fluorescente diminuírem quando V aumenta, meça seus diâmetros com um medidor de anel, registre uma tabela, faça o gráfico de D em função de 1/√V e calcule o comprimento de onda λ = h/√(2meV) e a distância d entre planos atômicos. Compare com os anéis formados por raios X de mesmo comprimento de onda e aproxime um ímã do tubo. A tela Fenda dupla envia elétrons um de cada vez e forma franjas de interferência; a tela Microscópio compara a resolução de um microscópio óptico e de um microscópio eletrônico de transmissão.
Aula: Dualidade onda-partícula: comprimento de onda de De Broglie, difração de elétrons, interferência de elétrons em fenda dupla, microscópio eletrônico
O que mostra
De Broglie propôs que toda partícula tem comprimento de onda λ = h/p. Elétrons acelerados por uma tensão V têm quantidade de movimento p = √(2meV), então λ = h/√(2meV), alguns picômetros para alguns quilovolts. Uma película fina de grafite policristalino age como uma rede de difração: a reflexão de Bragg 2d senθ = λ em duas famílias de planos desvia os elétrons em cones que formam dois anéis na tela. Aumentar V diminui λ e encolhe os anéis. Elétrons enviados um a um por uma fenda dupla chegam como partículas, mas formam franjas de onda.
Como usar
Na aba Tubo de difração, ajuste Tensão V, arraste na tela ou use Medidor de anel D para colocar o círculo tracejado sobre um anel, escolha Anel medido e clique em Registrar. Repita em várias tensões e leia d nas retas ajustadas. Experimente Comparar com raios X com Mesmo comprimento de onda, e Aproximar um ímã. Na aba Fenda dupla mude Fendas, Separação d e Taxa de emissão; na aba Microscópio, a Tensão do TEM.
Parâmetros que você pode mudar
- Tela Tubo de difração de elétrons, Elétrons em uma fenda dupla, Microscópio eletrônico
- Tensão de aceleração V (tubo de difração) 1,5–5 kV
- Mostrar a rede do grafite
- Aproximar um ímã do tubo
- Comparar com raios X
- Energia dos fótons de raios X 20–120 keV
- Tensão de aceleração V (fenda dupla) 10–100 kV
- Separação das fendas d 0,5–4 µm
- Fendas As duas fendas abertas, Uma fenda fechada, Detector de fenda
- Taxa de emissão de elétrons Lenta (um de cada vez), Média, Rápida
- Mostrar a distribuição prevista
- Tensão de aceleração do microscópio eletrônico 10–300 kV
- Comprimento de onda da luz no microscópio óptico 400–700 nm
Perguntas para explorar
- Por que os anéis ficam menores quando a tensão de aceleração aumenta?
- Por que um ímã desloca os anéis dos elétrons, mas não os dos raios X?
- Por que as franjas desaparecem quando um detector mostra por qual fenda cada elétron passou?
