Elektrondiffraktion

Vad är partiklar? Kan de bete sig som vågor? Vi tittar på interferensmönster från en elektronstråle som skickas genom grafit. Utifrån mönstret kan våglängden för elektronerna bestämmas m h a gitterformeln. Resultatet jämförs med de Broglies formel för våglängden för en partikel med en viss rörelsemängd.
Plats
Vetenskapens Hus
Målgrupp
gymnasiet, Fysik 1
Tid
90 min

Gruppstorlek: max 17 elever
Är ni fler än 17 elever? Kombinera gärna med ett annat skolprogram.

Teori

Vi utgår ifrån att eftersom ljus som är en vågrörelse kan beskrivas som partiklar (vilket påvisas av experiment med fotoelektrisk effekt) så kanske det omvända gäller; dvs att partiklar, ex elektroner kan beskrivas som en vågrörelse. Vi diskuterar de Broglies hypotes, och hur vi kan testa den. Hypotesen testas genom att en elektronstråle passerar en kolfolie och sedan projiceras mot en fluorescerande skärm. De små avstånden mellan kolets atomer fungerar som ett gitter och elektronstrålen bildar ett interferensmönster. Med hjälp av detta kan vi beräkna elektronens våglängd på två olika sätt, dels med hjälp av gitterformeln, dels med hjälp av de Broglies formel.

Anknytning till kurs-/ämnesplan

Förmågor

Undervisningen i ämnet fysik ska ge eleverna förutsättningar att utveckla följande:

  1. Kunskaper om fysikens begrepp, modeller, teorier och arbetsmetoder samt förståelse av hur dessa utvecklas.
  2. Förmåga att planera, genomföra, tolka och redovisa experiment och observationer samt förmåga att hantera material och utrustning.
Ur Centralt innehåll för Fysik 2

Vågor, elektromagnetism och signaler

  • Våg- och partikelbeskrivning av elektromagnetisk strålning. Orientering om elektromagnetiska vågors utbredning.
  • Materiens vågegenskaper: de Broglies hypotes och våg-partikeldualism.

Fysikens karaktär, arbetssätt och matematiska metoder

  • Modeller och teorier som förenklingar av verkligheten. Modellers och teoriers giltighetsområden och samt hur de kan utvecklas, generaliseras eller ersättas av andra modeller och teorier över tid.
  • Det experimentella arbetets betydelse för att testa, omvärdera och revidera hypoteser, teorier och modeller.

Inför besöket

ska eleverna ha bekantskap med vågrörelselära, interferens och gitterformeln samt kunskap i hur man beräknar elektroners hastighet vid acceleration av elektriska fält. Det passar bra att kombinera denna aktivitet med skolprogrammet Fotoelektrisk effekt, för gruppens andra halva. Välkommen att boka besök!