Ancho de rendija para tamaño de punto mínimo en difracción de rendija de electrones si involucra el principio de incertidumbre

No creo que la siguiente sea una descripción precisa del físico, sino un problema de tarea para ayudar a comprender.

Un haz de electrones de 0,025 eV de energía que se mueve a lo largo de la dirección x pasa a través de una rendija de ancho variable w colocada a lo largo del eje y. Estime el valor del ancho de la rendija para el cual el tamaño del punto en una pantalla mantenida a una distancia de 0,5 m de la rendija sería mínimo.

Tengo la siguiente idea:

θ λ d
, dónde λ es la longitud de onda, d es el ancho de la rendija y θ representa el tamaño del punto de difracción como una medida de ángulo. Para cualquier L , la distancia a la pantalla, esta cantidad es mínima para d Tendiendo a

Tengo la intuición de que el principio de incertidumbre se utilizará para obtener un límite superior en d ya que los efectos de la incertidumbre de Heisenberg superan los efectos de la difracción.

De esa manera, tendría

v y = Δ v y = metro mi Δ y = metro mi d

Tomando

v X = 2 k metro mi
, tenemos el tamaño del punto en ángulos como

v y v X = d 2 k metro mi = λ d

Eso no me deja en ninguna parte solo cuando comienza a parecer que lo he resuelto.

Por favor ayuda.

Es una tautología. Es la incertidumbre de Heisenberg la que introduce una naturaleza ondulatoria a la probabilidad de interacción de una partícula con la geometría de las rendijas.

Respuestas (1)

Si el ancho de la rendija es grande en comparación con la longitud de onda del electrón, el tamaño del punto será el mismo que el ancho de la rendija (suponiendo que el haz de electrones no diverja):

tamaño del punto = w

En el límite del ancho de la rendija pequeña, obtiene la ecuación que cita para la (mitad) de la divergencia angular, y el ancho del punto será (suponiendo que pecado θ θ ):

tamaño del punto = 2 L λ w

dónde L es la distancia a la pantalla (0,5 m). El punto más pequeño será cuando estos coincidan, es decir

w = 2 L λ w

o:

w = 2 L λ

que llego a ser de unas 88 micras. Nota: este es un cálculo muy aproximado ya que el punto no tiene un ancho claramente definido e incluso con rendijas grandes habrá difracción en los bordes de las rendijas.

@Phonon No entiendo... esa publicación no tiene nada que ver con este tema.
@garyp De hecho, mi mal, se eliminó ahora.