Съвременна физика
Компромис положение–импулс
Широко Δx срещу ниско K — разгледай компромиса между разпространенията по положение и импулс.
Компромис положение–импулс — интерактивна симулация Съвременна физика. Широко Δx срещу ниско K — разгледай компромиса между разпространенията по положение и импулс. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Положение–импулс
Широко Δx срещу ниско K — разгледай компромиса между разпространенията по положение и импулс.
С широка кутия за положение (Δx ≈ 1 nm) и ниска енергия на електрона (малко K), разпространението на импулса Δp е умерено — компромисът между да знаеш къде е частицата и как се движи. Сравни с настройката стеснен електрон на Хайзенберг: стесняването на Δx избутва Δp нагоре, така че произведението на неопределеността стои над ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Компромис на разпространенията
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
На мащаба на един атом (приблизително нанометър), как се сравнява минималната неопределеност на импулса в диапазон от размери на ограничение?
Предсказвания за преценка
- Δp_min е обратно пропорционално на Δx — удвояването на областта на ограничение преполовява минималната неопределеност на импулса.
- Δp_min е право пропорционално на Δx.
- Не са свързани по прост начин.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Област на ограничение Δx (nm)
Какво измерваш:
- Неопределеност на импулса Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Как протича изследването
- Отвори настройката компромис положение–импулс и натисни Нулирай. Тази настройка изследва ограничение близо до атомен (нанометров) мащаб.
- Включи показанието за минимална неопределеност на импулса.
- Задай областта на ограничение Δx за всеки опит и запиши минималната възможна неопределеност на импулса.
Управляващо уравнение
Мащабиране на принципа на неопределеността — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Понеже Δp_min = ℏ/(2Δx), минималната неопределеност на импулса се мащабира точно като 1/Δx — стягането на ограничението на положението с който и да е фактор разхлабва точността на импулса със същия фактор.
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.
- Потвърди, че данните ти показват чиста обратна пропорционалност: удвояването на Δx точно преполовява Δp_min. Обясни защо точно тази обратна връзка (а не, да речем, обратен квадрат) следва директно от формата Δx·Δp ≥ ℏ/2 на принципа на неопределеността.
Къде това се появява извън лабораторията
- Ранните (доквантови) модели си представяли електроните, обикалящи ядро по точни, добре определени пътища — като миниатюрни планети. Обясни защо принципът на неопределеността на атомен мащаб прави такава определено-положение, определено-импулс орбита фундаментално невъзможна, мотивирайки картината „електронен облак“ вместо това.
- Сравни стойностите си Δp тук (атомен мащаб, нанометрово ограничение) с тези на експеримента гама ограничение (ядрен мащаб, фемтометрово ограничение, с Δx пет порядъка по-малко). Обясни защо ограничаването на частица 100,000× по-плътно произвежда 100,000× по-голяма минимална неопределеност на импулса.
- 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 компромиса положение–импулс
- Избери постановката за неопределеност
- Натисни Пусни
- По-остро положение, по-широк 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 →