粒子、波雙重性

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(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
7×10-75.3×10-74.6×10-78.7×10-112×10-121.1×10-34
  • 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)

(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。