粒子、波雙重性

(一)先備知識

• 光子和電子都具有：粒子/波雙重性，會出現類似的雙狹縫干涉條紋。
  1. 都遵守：λ =h/p ，波長＝普朗克常數／動量
  2. 對光子來說波振輻的大小代表電磁場的大小。
  3. 對電子來說，波振輻的平方等於等於電子出現的機率。

紅光	綠光	藍光	用200伏特加速的電子	用200伏特加速的質子	秒速40米150克的棒球
7×10-7	5.3×10-7	4.6×10-7	8.7×10-11	2×10-12	1.1×10-34

• 在微觀世界中，電子是可以「同時」出現在甲地，也「同時」出現在乙地，只是分別在甲地與乙地被找到的機率各有不同，其出現機率由波函數表達。
• 1927年，貝爾實驗室將電子射向鎳結晶，發現其繞射圖譜電子被證實有波的性質。
• 速度以每秒40米，質量為0.15公斤的棒球，其波長為 10^-34 ，比原子核還要小很多很多，根本測不出來。
• 1999年，富勒烯被測出有波的性質。

(二)操作

1. 每組發一隻雷射筆，一張紙，一支 0.5 mm 自動鉛筆芯，夾子大小各一，同學自備可調焦距的手機。
2. 每組三人以上分工，一人持夾子和雷射筆，並持筆芯中分雷射筆；一人拿紙和尺，映照出雙狹縫干涉條紋，並用刻度尺對準干涉圖樣；一人用手機拍下來。
3. 算出干涉條紋間隔。
4. 運用公式：

   光程差(1波長)／狹縫間距(0.5mm)＝sinθ ≈ tanθ=亮紋間隔／筆紙間距(約四米)

• 活動照片

• 注意:
  1. 筆芯貼著雷射筆筆尖，垂直對準雷射筆中央，盡量剛好把雷射光切一半

(三)探究問題

1. 拍照上傳過程與結果照片。
2. 在紙上端正寫出組內分工以及計算波長的算式，並上傳。
3. 討論各組結果為何不同？
4. 剔除極端值，全班各組做平均。
5. 上網查出綠光雷射的波長。

實驗材料	筆芯史雷射光產生雙狹縫干涉	量測干涉條紋間距