Dvouštěrbinový experiment

Daniel SýkoraOndřej Cigáník

Matěj PetrFrantišek Čech

Jan ČepilaMichal Petráň

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme

do vaší budoucnosti

Historie

• Huygens – „Traktát o světle“ (1678)– Světlo je vlnění a každý bod vlnoplochy je zdrojem

dalších vlnoploch

• Newton – „Optika“ (1704)– Světlo jsou částice, které se pohybují vysokou rychlostí

Historie - teoretici

Historie - praxe

• Youngův experiment (1801)– Thomas Young– Světlo je vlnění

• Fotoelektrický jev– Prvně pozorován Heinrichem Hertzem (1887)– Pokus vysvětlen Einsteinem (1905)– Elektrony jsou vyzařovány z látky v důsledku

absorpce elektromagnetického záření

Historie - sjednocení

• Částicově-vlnový dualismus• Louis de Broglie

– Jakékoliv částici lze za určitých okolností připsat vlnové vlastnosti (vlnovou délku)

p

h Planckova konstanta

Hybnost částice

Vlnová délka

Teorie

Princip

Vlnově-částicový dualismus

Interference

• K čemu dochází– Sčítání a odčítání maxim

• „vrchol“ + „vrchol“ = „vysvícený bod“• „Vrchol“ + „údolí“ = „nevysvícený bod“

• Podmínky– Koherentní vlny

• Stejná frekvence• Stejný směr kmitání• Stejná fáze vlny

Interferenční oblast

L

h

d

n

Výpočet vzdálenosti maxim

d

L

ϕϕ

λh

Násobek vlnové délky

Vzdálenost mezi maximy

Vzdálenost mezi štěrbinou a stínítkem

Vzdálenost mezi štěrbinami

Výpočtyvzdálenost od detektoru (m): rozpětí maxim (m): vlnová délka (m): Velikost štěrbiny (m)

0,1 0,001 5E-12 5E-100,2 0,001 5E-12 0,0000000010,3 0,001 5E-12 1,5E-090,4 0,001 5E-12 0,000000002

0,1 0,0001 5E-12 0,0000000050,2 0,0001 5E-12 0,000000010,3 0,0001 5E-12 0,0000000150,4 0,0001 5E-12 0,00000002

0,1 0,00001 5E-12 0,000000050,2 0,00001 5E-12 0,00000010,3 0,00001 5E-12 0,000000150,4 0,00001 5E-12 0,0000002

0,1 0,000001 5E-12 0,00000050,2 0,000001 5E-12 0,0000010,3 0,000001 5E-12 0,00000150,4 0,000001 5E-12 0,000002

Simulace

Experiment

FázeKonstrukce

Fáze

Konstrukce

ZdrojDetektor

Aparatura

• Elektronové dělo• Wolframové vlákno

Zdroj elektronů - dělo

Zdroj elektronů - dělo

Dvouštěrbina

e

Problém:Nelze vyrobit mechanicky

Elektrostatická

Konstrukce dvouštěrbiny

• Elektrostatická• Dráty izolované v igelitu

– Izolace– Udržení rozestupů

• Pro zkrácení vzdálenostimezi štěrbinou a detektorembyla nepárová elektrodaposunuta

Dvouštěrbina

• Obrazovka z osciloskopu– Luminoforová vrstva

• Načítání informací– Webkamera

Detektor

Detektor

Detektor

Seznámení se základy kvantové teorie Práce s vakuovou aparaturou Práce v mechanické dílně Práce s programem Simion (simulace

chování částic) Hraní si s Merkurem

http://utf.mff.cuni.cz/~podolsky/Kvant/Dvojster.htm

Wikipedia.org Apra collaboration - Dvojšterbinový

Experiment Conceptual Design Report