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115分科測驗物理 第16題 詳解

電子雙狹縫干涉物質波 · 多選 · 題目出處:115 學年度分科測驗 物理 考科(大學入學考試中心)

題目
圖 9 為電子雙狹縫干涉實驗裝置的示意圖。電子束於真空中經電壓 VV 加速之後,通過縫距為 dd 的雙狹縫,射向距離狹縫為 LL 的遠處屏幕。電子在屏幕上的落點呈現疏密相間的分布,如圖 9 右方所示。雙狹縫中央對應屏幕處為 y=0y=0;在 y1y_1y2y_2 等位置,電子落點最為稀疏。設 ee 為基本電量、hh 為普朗克常數、λ\lambda 為電子的物質波波長、mm 為電子的質量,則電子通過狹縫後,下列關係式哪些正確?
(A) 電子動能為 meVmeV
(B) 電子動量為 2meV\sqrt{2meV}
(C) λ=h2eVm\lambda=h\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}
(D) y1=λLdy_1=\dfrac{\lambda L}{d}
(E) y2=3λL2dy_2=\dfrac{3\lambda L}{2d}
最左側是電池符號,向右接一個線圈(加速電場的示意繞線),線圈右側畫有三個電子(標示 e⁻,帶向右箭頭)朝右前進,經過一條以點狀排列繪成的短直立柵欄(准直狹縫),之後畫出單一電子(e⁻,帶向右箭頭)繼續前進,抵達標示「雙狹縫」的兩條垂直短線(兩線之間以 d 標示縫距),再前進一段以雙箭頭標示為 L 的水平距離,抵達最右側標示「屏幕」的垂直線,其上標示 y=0 位置。屏幕右側以一個弧形線條連到最右邊一個圓角矩形放大框,框內畫出多排點狀分布:由上而下依序有較密的點帶、以 y2 虛線標示的稀疏帶、較密的點帶、以 y1 虛線標示的稀疏帶、中央 y=0 處最密的點帶,然後對稱地再重複較密、稀疏、較密的點帶。圖下方電池的兩輸出端另外標示 V,左端為 −、右端為 +。圖說「圖9」置於整體圖形下方置中。
圖9

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答案
(B)(E)

關鍵觀念:#物質波 #德布羅意波長 #雙狹縫干涉

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