En la doble rendija el experimento ¿qué, exactamente, es un corte?

Question

He visto y leído varias veces sobre el experimento de doble rendija, que un electrón (o incluso una molécula (!) como me enteré más tarde) se comporta como una onda de swaps sobre esas ranuras.

Sin embargo, me pregunto ahora: ¿Qué es exactamente una rendija para un electrón (matemáticamente)? Las propiedades que tiene que tener para ser una rendija y evitar que un electrón pase a través de? Creo que el material que bloquea el electrón como algo que consiste en un montón y un montón de pequeñas piezas entre las cuales se encuentra el espacio vacío. Si el material es en la actualidad el bloqueo de la electrónica, a continuación, sólo pudo ampliar el espacio entre el material de la pared se hace.. o hacer que la pared más delgada. Quiero decir que hay realmente muchas variaciones diferentes de que el experimento sea posible y nunca he encontrado ninguna información sobre eso.

Así que yo sería muy feliz, si alguien podría elaborar sobre el tema, enlace a otro hilo (yo no navegar a través de todos experimento de doble rendija de hilos en este sitio!) o a una fuente externa para mí para seguir leyendo.

Answer 1

Para llenar Mew comentario adicional:

Una ranura es un hueco lo suficientemente amplio para que el electrón pase a través de

Cierto, pero para los fines de una discusión clara de la doble rendija de la interferencia, necesitamos los siguientes: calidad: una hendidura debe ser tal, que no es mucho menor que una longitud de onda de la diferencia entre la longitud de todos los caminos a través de la supuesta "hendidura" a cualquier punto en la pantalla de interferencia en el experimento. Por lo que depende de las dimensiones del experimento. En el diagrama de abajo, la máxima diferencia del camino entre todos los posibles caminos a través de la rendija es

$$\sqrt{d^2 + \left(x+\frac{W}{2}\right)^2} - \sqrt{d^2 + \left(x-\frac{W}{2}\right)^2}\approx \frac{x\,W}{d}$$

Por lo tanto, si $\frac{2\,\pi\,x\,W}{\lambda\,d}\ll 1$ donde $\lambda$ es la longitud de onda del campo interferente, a continuación, los efectos de interferencia sólo puede ser debido a los diferentes caminos a través de dos aberturas separadas, y no es despreciable la interferencia entre los caminos a través de la misma ranura. Cuando esta condición no se cumple, habrá importantes efectos de interferencia de cada rendija solo.

---

Respuestas a los Comentarios:

Usuario Steveverrill escribe:

Mientras que esto es interesante, un ejemplo sería útil. Entendí que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la luz visible (aproximadamente 3 órdenes de magnitud, incluso para los electrones acelerados a un puñado de eV de acuerdo a esto.) quantummechanics.ucsd.edu/ph130a/130_notes/node72.html. A mí me parece la raja tendría que ser increíblemente delgada. W<

Usted necesita establecer $d/x$ a ser lo suficientemente grande como para mantener las condiciones y también se puede utilizar electrostática lentes para ampliar el patrón de difracción. Véase, por ejemplo:

Roger Bach, Damian Papa, Sy-Hwang Liou y Herman Batelaan, "el control de la doble rendija de difracción de electrones", lo Nuevo de J. Phys. 15 de 2013

donde tenemos 62nm ancho de las ranuras y los 50pm longitud de onda de los electrones: esto significa que $d/x$ tiene que ser de la orden de $10^5$: con un 150um amplio patrón, esto hace que el $d\approx 75\times 10^{-6}\times 10^5$$7.5m$, pero electrostática lentes te permitirá acortar esa distancia un poco. Ver el completo experimental de la valoración crítica que se puede descargar de ese artículo: vaya a la "información complementaria" en http://iopscience.iop.org/1367-2630/15/3/033018/media y haga clic en la descarga de flecha: podrás conseguir un documento más general en la instalación.

Answer 2

WetSavannaAnimal la respuesta abarca la geometría de las ranuras necesarias para producir un patrón claro.

Las propiedades que tiene que tener para ser una rendija y evitar un electrón de pasar a través de?

Estos factores decidir qué material a utilizar para la barrera o límite de las mismas:

• es de electrones potencia de frenado principalmente, que depende de la energía de la haz de electrones
• su disponibilidad
• la precisión y fácilmente ranuras pueden ser diseñados en ella.

Un haz de electrones es la radiación beta. Por lo que el material utilizado para crear la rendija sería algo que es eficaz en la detención de radiación beta. De tela o de papel podría ser suficiente si la energía era bastante bajo. Una hoja delgada de metal, generalmente es suficiente y creo que se usa generalmente. El Metal puede, por supuesto, mantener un buen afilado borde recto en comparación con la mayoría de otros materiales y es fácilmente disponible y fácil de ingeniero.

Por supuesto que no tiene que ser un haz de electrones. Un rayo de luz es mucho más sencillo de producir y los mejores materiales para la que son evidentes: nada opaco.

Si el material es en la actualidad el bloqueo de la electrónica, entonces uno podría acaba de ampliar el espacio entre el material de la pared se hace.. o hacer la pared más delgada.

Creo que lo que usted está diciendo que equivale a una rejilla de difracción, que es una multitud de agujeros espaciados regularmente (con la luz se comporta como un prisma). Esto sólo ocurriría en un muy preciso punto, entre el bloqueo de la viga y dejar que a través de trabas y sólo producía un patrón significativo si las distancias "entre el material" eran apropiados para las longitudes de onda del rayo de luz. De lo contrario, sólo será una versión más débil de una barrera protectora.

Answer 3

El experimento de doble rendija para los electrones es principalmente un Gedankenexperiment ... puede ignorar por completo porque no hay nada allí para que usted aprenda. Comience con la ecuación de Schroedinger para el hidrógeno y su forma de trabajo comedero de física atómica. – CuriousOne

Uno puede aprender mucho de la interacción de electrones con los bordes y el patrón de intensidad de detrás de dichos bordes. Primero un experimento con electrones se realizó en 1956 por G. Möllenstedt y H. Düker "Beobachtungen und Messungen un Biprisma-lnterferenzen mit Elektronenwellen".

Ellos encontraron que el patrón de intensidad detrás de esta bordes de los cambios de acuerdo con el potencial eléctrico:

Así que tiene que haber una interacción entre el haz de electrones y los electrones de la superficie de los bordes.

¿Te acuerdas de la distribución de la intensidad de la luz detrás de un borde? La primera franja se inicia en el interior de la geométrica de la línea del borde de la sombra. En el electrón experimento sin el potencial eléctrico de la primera franja se inicia fuera de la geométrica de la línea del borde de la sombra:

En el electrón experimento sin el potencial eléctrico de la primera franja se inicia fuera de la geométrica de la línea del borde de la sombra. La superficie de electrones desviar los electrones en el haz y es por eso que la sombra es más amplio. En el caso de los fotones, los electrones de la superficie puede atraer y repeler a los fotones en las diferentes fases de su movimiento, y es por eso que la primera franja detrás de la geométrica de la línea del borde de la sombra.

Más tarde, el experimento se realizó con el único electrones, pero el mencionado de que la interacción entre los bordes (rajas) y el movimiento de los electrones no fue tomado en la atención y fue declarada, que de electrones interferir con la misma.