Съвременна физика
Електрон на Хайзенберг
Стеснявай Δx или повишавай K — провери Δx·Δp ≥ ℏ/2 на лентата.
Електрон на Хайзенберг — интерактивна симулация Съвременна физика. Стеснявай Δx или повишавай K — провери Δx·Δp ≥ ℏ/2 на лентата. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Принцип на неопределеността
Стеснявай Δx или повишавай K — провери Δx·Δp ≥ ℏ/2 на лентата.
Ограничи електрон до Δx ≈ 0.1 nm (атомен мащаб). Разпространението на импулса Δp е поне ℏ/(2Δx), така че Δx·Δp ≥ ℏ/2. Натисни Пусни: кутията на ограничението диша леко и кривите ψ / |ψ|² осцилират като вълнов пакет на материята. Стесняването на Δx или повишаването на кинетичната енергия K увеличава произведението, показано на лентата.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Компромис
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Ако ограничиш електрон до все по-малка област от пространството (намалявайки неопределеността на положението му), свива ли се и минималната възможна неопределеност на импулса му, или расте?
Предсказвания за преценка
- Расте — неопределеността на положение и импулс се разменят една срещу друга; по-точното ограничаване на положението принуждава импулса да стане по-неопределен.
- Свива се заедно с неопределеността на положението.
- Неопределеността на импулса не зависи от неопределеността на положението.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Неопределеност на положението Δx (nm)
Какво измерваш:
- Неопределеност на импулса Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Как протича изследването
- Отвори настройката електрон на Хайзенберг и натисни Нулирай.
- Включи показанието за минимална неопределеност на импулса.
- Задай неопределеността на положението Δx за всеки опит и запиши минималната възможна неопределеност на импулса.
Управляващо уравнение
Принцип на неопределеността на Хайзенберг — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Положение и импулс никога не могат и двете да са известни с неограничена точност едновременно: Δx·Δp ≥ ℏ/2, където ℏ = h/2π. По-точно известното положение принуждава импулса да стане съответно по-неопределен.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли Δp_min = ℏ/(2Δx) с ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Сравни с таблицата.
- Обясни защо произведението Δx·Δp_min е точно същото (ℏ/2) във всеки опит — принципът на неопределеността поставя фиксирана долна граница на ПРОИЗВЕДЕНИЕТО на двете неопределености, не на някоя от тях сама.
Къде това се появява извън лабораторията
- Принципът на неопределеността не е за непохватни измервателни уреди, смущаващи частица — той е фундаментално свойство на самите квантови състояния, вярно дори с перфектна измервателна техника. Обясни защо „смущение от измерването“ е чест, но непълен начин да се опише този принцип.
- За бейзболна топка (много по-масивна от електрон) ограничаването на положението ѝ в милиметър пак дава абсурдно малка минимална неопределеност на импулса спрямо действителния ѝ импулс. Обясни защо квантовата неопределеност се забелязва само за много леки частици като електроните.
- 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
- Добре дошъл при електрона на Хайзенберг
- Избери постановката за неопределеност
- Натисни Пусни
- Разпространение в x и p
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →