Wskaż prawidłowe zdania. Możliwe odpowiedzi: 1. Dyfrakcja to zjawisko ugięcia fali na przeszkodzie., 2. Interferencja polega na zmianie kierunku fali, gdy trafia ona na przeszkodę., 3. Interferencja to zjawisko nakładania się fal na siebie., 4. W zjawisku dyfrakcji dochodzi do nakładania się fal.
Wskaż prawidłowe zdania.
Dyfrakcja to zjawisko ugięcia fali na przeszkodzie.
Interferencja polega na zmianie kierunku fali, gdy trafia ona na przeszkodę.
Interferencja to zjawisko nakładania się fal na siebie.
W zjawisku dyfrakcji dochodzi do nakładania się fal.
RxMdyhpalphrj1
Ćwiczenie 2
Wskaż prawidłowe zdanie. Możliwe odpowiedzi: 1. Dualizm korpuskularno-falowy oznacza, że istnieją dwa odmienne rodzaje obiektów – fale i cząstki, które nie mają ze sobą nic wspólnego., 2. Dualizm korpuskularno-falowy wskazuje na fakt, że każdej fali można przypisać odpowiadającą jej cząstkę., 3. Dualizm korpuskularno-falowy materii polega na tym, że z każdą cząstką stowarzyszona jest odpowiednia fala., 4. Z dualizmu korpuskularno-falowego materii i promieniowania wynika, że w danym eksperymencie fizycznym zaobserwujemy zarówno falową, jak i korpuskularną naturę danego obiektu.
Wskaż prawidłowe zdanie.
Dualizm korpuskularno-falowy oznacza, że istnieją dwa odmienne rodzaje obiektów – fale i cząstki, które nie mają ze sobą nic wspólnego.
Dualizm korpuskularno-falowy wskazuje na fakt, że każdej fali można przypisać odpowiadającą jej cząstkę.
Dualizm korpuskularno-falowy materii polega na tym, że z każdą cząstką stowarzyszona jest odpowiednia fala.
Z dualizmu korpuskularno-falowego materii i promieniowania wynika, że w danym eksperymencie fizycznym zaobserwujemy zarówno falową, jak i korpuskularną naturę danego obiektu.
RV3xokIncr7iK1
Ćwiczenie 3
Wskaż poprawne wzory, które pozwalają obliczyć długość fali materii dla cząstki o masie i prędkości . W poniższych wzorach wyraża pęd cząstki, a jest stałą Plancka. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Wskaż poprawne wzory, które pozwalają obliczyć długość fali materii dla cząstki o masie i prędkości . W poniższych wzorach wyraża pęd cząstki, a jest stałą Plancka.
Informacja do zadań 4. i 5.
Elektron w wiązce przyspieszono do prędkości 5 000 000 m/s. Masa elektronu wynosi 9,1 · 10Indeks górny -31-31 kg. Elektron jest cząstką należącą do mikroświata. Do makroświata należą z kolei większe obiekty, np. komar o masie 1,5 μmug. Lecący komar porusza się z prędkością 0,5 m/s.
RgWWCHWKo21WR1
Ćwiczenie 4
Oblicz długość fali de Broglie’a dla elektronu i komara. Wynik podaj w nanometrach i zaokrąglij go do trzech miejsc znaczących. Odpowiedź: = Tu uzupełnij nm, = Tu uzupełnij · 10Tu uzupełnij nm
Oblicz długość fali de Broglie’a dla elektronu i komara. Wynik podaj w nanometrach i zaokrąglij go do trzech miejsc znaczących. Odpowiedź: = Tu uzupełnij nm, = Tu uzupełnij · 10Tu uzupełnij nm
Oblicz długość fali de Broglie’a dla elektronu i komara. Wynik podaj w nanometrach i zaokrąglij go do trzech miejsc znaczących.
Zinterpretuj wyniki otrzymane w ćwiczeniu 4 w kontekście zachodzenia zjawisk falowych, takich jak dyfrakcja czy interferencja.
Rsazpkr11VfIV
Zdjęcie przedstawia w dużym powiększeniu komara siedzącego na ludzkiej skórze. Widoczne są odnóża owada, jego odwłok i przezroczyste skrzydełka. I oczywiście kłujka, którą wkłuwa się w skórę człowieka lub zwierzęcia, aby zassać krew.
Źródło: dostępny w internecie: https://www.pexels.com/photo/mosquito-on-human-skin-5254061/ [dostęp 21.04.2022].
uzupełnij treść
Dyfrakcja i interferencja zachodzą, jeśli biegnąca fala napotyka na swojej drodze przeszkodę o rozmiarze porównywalnym ze swoją długością.
Przykład poprawnej odpowiedzi: Długość fali elektronu jest zbliżona np. do rozmiaru atomu. Oznacza to, że sieć atomów może stanowić „siatkę dyfrakcyjną” dla elektronowej fali materii i może zajść jej dyfrakcja i interferencja. Elektron może zatem ujawnić swoją falową naturę. Z kolei fala materii stowarzyszona z komarem ma długość o wiele rzędów wielkości mniejszą niż jakiekolwiek znane nam obiekty. Nie możemy zatem przeprowadzić eksperymentu dyfrakcyjnego wykorzystując fale materii komara, gdyż nie istnieją siatki dyfrakcyjne o tak małej stałej siatki. Komar „nie ujawni” zatem swojej falowej natury.
Komentarz: Z postaci wzoru de Broglie’a możemy wyciągnąć ogólny wniosek, że natura falowa obiektów będzie ujawniać się w mikroskali, tzn. będzie dotyczyć obiektów takich jak protony, neutrony czy elektrony. Są to cząstki obdarzone małą masą, dzięki czemu wyrażenie mv w mianowniku wzoru de Broglie’a również jest małe. Otrzymana długość fali przyjmie wtedy wartości porównywalne z rozmiarami atomów lub jąder atomowych. Oznacza to, że możemy badać cząstki z mikroświata analizując obrazy ich dyfrakcji na atomach lub jądrach atomowych. Obiekty makroskopowe – ludzie, komary, czy nawet bakterie i wirusy, ze względu na swoją dużą (w porównaniu z protonami czy elektronami) masę uzyskują przy poruszaniu nieporównywalnie większy pęd, nawet dla małych prędkości. Przez to ich długość fali materii jest znikoma, a natura falowa – niedostrzegalna.
2
Ćwiczenie 6
R1J3FMJyTbhqq
Wyznacz długość fali materii dla początkowo spoczywających elektronów, które zostały przyspieszone w jednorodnym polu elektrycznym za pomocą napięcia = 1 kV. Masa elektronu wynosi = 9,1 · 10-31 kg, a jego ładunek = 1,6 · 10-19 C. Wynik wyraź w nanometrach, z dokładnością do czterech miejsc znaczących. Przyjmij, że dla wyznaczonej prędkości elektronu efekty relatywistyczne są jeszcze zaniedbywalne. Czy elektron o takiej długości fali może ulec dyfrakcji na krysztale ciała stałego, w którym odległość między atomami wynosi = 0,08 nm? Odpowiedź: = Tu uzupełnij nm.
Wyznacz długość fali materii dla początkowo spoczywających elektronów, które zostały przyspieszone w jednorodnym polu elektrycznym za pomocą napięcia = 1 kV. Masa elektronu wynosi = 9,1 · 10-31 kg, a jego ładunek = 1,6 · 10-19 C. Wynik wyraź w nanometrach, z dokładnością do czterech miejsc znaczących. Przyjmij, że dla wyznaczonej prędkości elektronu efekty relatywistyczne są jeszcze zaniedbywalne. Czy elektron o takiej długości fali może ulec dyfrakcji na krysztale ciała stałego, w którym odległość między atomami wynosi = 0,08 nm? Odpowiedź: = Tu uzupełnij nm.
Wyznacz długość fali materii dla początkowo spoczywających elektronów, które zostały przyspieszone w jednorodnym polu elektrycznym za pomocą napięcia = 1 kV. Masa elektronu wynosi = 9,1 · 10-31 kg, a jego ładunek = 1,6 · 10-19 C. Wynik wyraź w nanometrach, z dokładnością do czterech miejsc znaczących. Przyjmij, że dla wyznaczonej prędkości elektronu efekty relatywistyczne są jeszcze zaniedbywalne. Czy elektron o takiej długości fali może ulec dyfrakcji na krysztale ciała stałego, w którym odległość między atomami wynosi = 0,08 nm?
Odpowiedź: = ............ nm.
Praca, jaką wykonuje pole elektryczne podczas przyspieszania elektronu wynosi . Przyjmij, że praca ta w całości powoduje wzrost energii kinetycznej elektronu .
Elektron, z którym stowarzyszona jest fala materii o takiej długości może ulec dyfrakcji na krysztale, gdyż odległość między atomami jest zbliżona do długości fali.
Komentarz: Zjawisko dyfrakcji wiązki elektronów na krysztale wykorzystujemy w praktyczny sposób, za pomocą urządzeń zwanych transmisyjnymi mikroskopami elektronowymi (TEM, ang. transmission electron microscope). Sercem tego mikroskopu jest działo elektronowe, które przyspiesza elektrony do olbrzymich prędkości. Z takimi elektronami wiąże się fala materii o długości porównywalnej do odległości między atomami w krysztale ciała stałego. Taka wiązka elektronów przechodząc przez badaną próbkę ulega dyfrakcji, a na ekranie mikroskopu uzyskujemy odpowiedni obraz dyfrakcyjny. Kształt tego obrazu zależeć będzie od struktury krystalicznej ciała stałego, a zatem od odległości między atomami i sposobu ich wzajemnego ułożenia. Prześwietlenie próbki wiązką elektronów pozwala nam zatem zbadać jej wewnętrzną strukturę.
Naukowcy wykorzystują TEM m.in. do badania struktury enzymów i innych białek wchodzących w skład naszego ciała. Funkcja białka zazwyczaj związana jest z jego strukturą atomową. Znając zatem strukturę, możemy lepiej opisywać dany związek i próbować wyjaśniać, jaką rolę w organizmie pełni dane biało. Dzięki temu możemy też np. projektować i otrzymywać leki umożliwiające wyleczenie chorób, które powstają, gdy dane białko nie działa poprawnie.
Dodatkowo, TEM umożliwia (w innym trybie) uzyskiwanie olbrzymich powiększeń i obserwację pojedynczych atomów.
R1dJV6zl9ui1Z
Ćwiczenie 7
Spośród poniżej przedstawionych, wybierz zdjęcie przedstawiające obraz dyfrakcyjny wiązki elektronów po odbiciu od polikrystalicznej tarczy.
Spośród poniżej przedstawionych, wybierz zdjęcie przedstawiające obraz dyfrakcyjny wiązki elektronów po odbiciu od polikrystalicznej tarczy.
Spośród poniżej przedstawionych, wybierz zdjęcie przedstawiające obraz dyfrakcyjny wiązki elektronów po odbiciu od polikrystalicznej tarczy.
a
b
c
d
Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.
Rx0HottZTKs43
Ćwiczenie 7
Jak sądzisz, który opis najlepiej charakteryzuje obraz dyfrakcyjny wiązki elektronów po odbiciu od polikrystalicznej tarczy? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. jasne koło na ciemnym tle, 2. jasne koło o rozmytych krawędziach na ciemnym tle, 3. jasne koło o rozmytych krawędziach na ciemnym tle, a wokół współśrodkowe okręgi
Rm6jqrGyfesy31
Ćwiczenie 8
Odpowiedz na pytania lub uzupełnij tekst. 1. Nakładanie się na siebie fal, 2. Korpuskularno-falowy, teoria mówiąca o równoważności fal i cząstek, 3. Pierwiastek wykorzystany w oryginalnym eksperymencie Davidssona i Germera, 4. Stała... , występuje we wzorze opisującym długość fali materii, 5. Cząstka stowarzyszona z falą elektromagnetyczną, 6. Inne określenie cząstki, pochodzące z języka łacińskiego, 7. Louis de ..., francuski fizyk, twórca pojęcia fal materii, 8. Aby zaobserwować jasny punkt w obrazie dyfrakcyjnym, musi zajść interferencja...
Odpowiedz na pytania lub uzupełnij tekst. 1. Nakładanie się na siebie fal, 2. Korpuskularno-falowy, teoria mówiąca o równoważności fal i cząstek, 3. Pierwiastek wykorzystany w oryginalnym eksperymencie Davidssona i Germera, 4. Stała... , występuje we wzorze opisującym długość fali materii, 5. Cząstka stowarzyszona z falą elektromagnetyczną, 6. Inne określenie cząstki, pochodzące z języka łacińskiego, 7. Louis de ..., francuski fizyk, twórca pojęcia fal materii, 8. Aby zaobserwować jasny punkt w obrazie dyfrakcyjnym, musi zajść interferencja...
Rozwiąż krzyżówkę.
Nakładanie się na siebie fal
Korpuskularno-falowy, teoria mówiąca o równoważności fal i cząstek
Pierwiastek wykorzystany w oryginalnym eksperymencie Davidssona i Germera
Stała... , występuje we wzorze opisującym długość fali materii
Cząstka stowarzyszona z falą elektromagnetyczną
Inne określenie cząstki, pochodzące z języka łacińskiego
Louis de ..., francuski fizyk, twórca pojęcia fal materii
Aby zaobserwować jasny punkt w obrazie dyfrakcyjnym, musi zajść interferencja...
