الفيزياء الحديثة
إلكترون هايزنبرغ
اضيّق Δx أو ارفع K — تحقق من Δx·Δp ≥ ℏ/2 على الشريط.
إلكترون هايزنبرغ — محاكاة الفيزياء الحديثة تفاعلية. اضيّق Δx أو ارفع K — تحقق من Δx·Δp ≥ ℏ/2 على الشريط. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
مبدأ عدم التأكد
اضيّق Δx أو ارفع K — تحقق من Δx·Δp ≥ ℏ/2 على الشريط.
احصر إلكترونًا في Δx ≈ 0.1 nm (مقياس ذري). انتشار الزخم Δp على الأقل ℏ/(2Δx)، فـΔx·Δp ≥ ℏ/2. اضغط تشغيلًا: صندوق الحصر يتنفس قليلًا ومنحنيا ψ و|ψ|² يتذبذبان كحزمة موجة مادة. تضييق Δx أو رفع الطاقة الحركية K يزيد الجداء المعروض على الشريط.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- مقايضة
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
إذا حصرت إلكترونًا في منطقة أصغر فأصغر من الفضاء (منقصًا عدم تأكد موضعه)، فهل يتقلص أيضًا الحد الأدنى الممكن لعدم تأكد زخمه، أم ينمو؟
توقعات للموازنة
- ينمو — عدم تأكد الموضع والزخم يتقايضان؛ حصر الموضع أدق يجبر الزخم على أن يصير أقل يقينية.
- يتقلص مع عدم تأكد الموضع.
- لا يعتمد عدم تأكد الزخم على عدم تأكد الموضع.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- عدم تأكد الموضع Δx (nm)
ما تقيسه:
- عدم تأكد الزخم Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة إلكترون هايزنبرغ واضغط إعادة.
- فعّل قراءة أدنى عدم تأكد للزخم.
- اضبط عدم تأكد الموضع Δx لكل تجربة وسجل أدنى عدم تأكد ممكن للزخم.
المعادلة الحاكمة
مبدأ عدم التأكد لهايزنبرغ — Δx·Δp ≥ ℏ/2
لا يمكن أبدًا معرفة الموضع والزخم معًا بدقة غير محدودة في الوقت نفسه: Δx·Δp ≥ ℏ/2، حيث ℏ = h/2π. الموضع المعروف بدقة أكبر يجبر الزخم على أن يصبح أقل يقينًا بالمقدار المقابل.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب Δp_min = ℏ/(2Δx) باستخدام ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. قارن بالجدول.
- اشرح لماذا الجداء Δx·Δp_min هو نفسه بالضبط (ℏ/2) في كل تجربة — يضع مبدأ عدم التأكد حدًا أدنى ثابتًا على جداء عدم التأكدَين، لا على أي منهما منفردًا.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- ليس مبدأ عدم التأكد عن أجهزة قياس خرقاء تزعج الجسيم — بل خاصية أساسية للحالات الكمومية ذاتها، صحيحة حتى بأجهزة قياس مثالية. اشرح لماذا «اضطراب القياس» طريقة شائعة لكنها غير تامة لوصف هذا المبدأ.
- لكرة البيسبول (أكتل بكثير من الإلكترون)، حصر موقعها ضمن مليمتر واحد ما يزال يعطي أدنى عدم تأكد زخم تافهًا مقارنة بزخمها الفعلي. اشرح لماذا لا يُلاحظ عدم التأكد الكمومي إلا لجسيمات خفيفة جدًا كالإلكترونات.
- AP Physics 2 — Unit 15: Modern Physics
- IB Physics — E.2 Quantum physics
- General High School Physics — Modern physics intro
- NGSS High School Physics — Wave-particle duality of light
- أهلًا بك في إلكترون هايزنبرغ
- حدد تجهيز عدم التأكد
- اضغط تشغيل
- انتشار في x وp
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.