Dvouštěrbinový experiment Daniel Sýkora Ondřej Cigáník Matěj Petr František Čech Jan Čepila Michal Petráň

Evropský sociální fond

Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Historie

Historie - teoretici • • 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 - 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) Vlnová délka   h p Planckova konstanta Hybnost částice

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 Výpočet vzdálenosti maxim Násobek vlnové délky

d

ϕ λ ϕ

L h

Vzdálenost mezi štěrbinami

n



d



h L

Vzdálenost mezi maximy Vzdálenost mezi štěrbinou a stínítkem

vzdálenost od detektoru (m):

0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 Výpočty

rozpětí maxim (m):

0,001 0,001 0,001 0,001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,00001 0,00001 0,00001 0,00001 0,000001 0,000001 0,000001 0,000001

vlnová délka (m):

5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12 5E-12

Velikost štěrbiny (m)

5E-10 0,000000001 1,5E-09 0,000000002 0,000000005 0,00000001 0,000000015 0,00000002 0,00000005 0,0000001 0,00000015 0,0000002 0,0000005 0,000001 0,0000015 0,000002

Simulace

Experiment Fáze Konstrukce

Fáze

Konstrukce Zdroj Detektor

Aparatura

Zdroj elektronů - dělo • • Elektronové dělo Wolframové vlákno

Zdroj elektronů - dělo

Dvouštěrbina Problém: Nelze vyrobit mechanicky e Elektrostatická

Konstrukce dvouštěrbiny • • • Elektrostatická Dráty izolované v igelitu – Izolace – Udržení rozestupů Pro zkrácení vzdálenosti mezi štěrbinou a detektorem byla nepárová elektroda posunuta

Dvouštěrbina

Detektor • • Obrazovka z osciloskopu – Luminoforová vrstva Načítání informací – Webkamera

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/Dvoj ster.htm

Wikipedia.org

Apra collaboration - Dvojšterbinový Experiment Conceptual Design Report