Компромисът на неопределеността на всекидневен атомен мащаб

1 · Предскажи

На мащаба на един атом (приблизително нанометър), как се сравнява минималната неопределеност на импулса в диапазон от размери на ограничение?

• 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.

2 · Постановка

1. Отвори настройката компромис положение–импулс и натисни Нулирай. Тази настройка изследва ограничение близо до атомен (нанометров) мащаб.
2. Включи показанието за минимална неопределеност на импулса.
3. Задай областта на ограничение Δx за всеки опит и запиши минималната възможна неопределеност на импулса.

3 · Събери данни

Чертай Δp (ос y) спрямо 1/Δx (ос x) за трите си опита. Права ли е линията през началото?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли Δp_min = ℏ/(2Δx) с ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Сравни с таблицата.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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.
2. 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.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат