Ширина щели для минимального размера пятна при дифракции электронов на щели, если используется принцип неопределенности

Я не думаю, что нижеследующее является точным описанием физического, а представляет собой домашнее задание, помогающее понять.

Пучок электронов с энергией 0,025 эВ, движущийся вдоль оси x, проходит через щель переменной ширины w, расположенную вдоль оси y. Оцените значение ширины щели, при котором размер пятна на экране, находящемся на расстоянии 0,5 м от щели, был бы минимальным.

У меня есть следующая идея:

θ λ г
, где λ — длина волны, d — ширина щели, θ представляет размер дифракционного пятна как меру угла. Для любого л , расстояние до экрана, эта величина минимальна для г стремясь к

У меня есть интуиция, что принцип неопределенности должен использоваться, чтобы получить верхнюю границу г поскольку эффекты неопределенности Гейзенберга превышают эффекты дифракции.

Таким образом, я бы

в у "=" Δ в у "=" м е Δ у "=" м е г

Принимая

в Икс "=" 2 К м е
, имеем размер пятна в углах как

в у в Икс "=" г 2 К м е "=" λ г

Это не оставляет меня ни в чем, только когда начинает казаться, что я решил ее.

Пожалуйста помоги.

Это тавтология. Именно неопределенность Гейзенберга придает волновой характер вероятности взаимодействия частицы с геометрией щелей.

Ответы (1)

Если ширина щели велика по сравнению с длиной волны электрона, то размер пятна будет таким же, как ширина щели (при условии, что электронный пучок не расходится):

Размер пятна "=" ш

В пределе малой ширины щели вы получаете приведенное вами уравнение для (половинной) угловой расходимости, а ширина пятна будет (при условии грех θ θ ):

Размер пятна "=" 2 л λ ш

где л расстояние до экрана (0,5 м). Наименьшее пятно будет, когда они совпадают, т.е.

ш "=" 2 л λ ш

или:

ш "=" 2 л λ

который я получаю, чтобы быть около 88 микрон. Обратите внимание, что это очень грубый расчет, так как пятно не имеет четко определенной ширины, и даже при больших щелях будет наблюдаться дифракция на краях щелей.

@Phonon Я не понимаю ... этот пост не имеет ничего общего с этой темой.
@garyp Действительно, мой плохой, теперь это удалено.