Física moderna
Compromís posició–quantitat de moviment
Δx ample contra K baixa: explora el compromís entre la dispersió de posició i la de quantitat de moviment.
Compromís posició–quantitat de moviment — simulació interactiva de Física moderna. Δx ample contra K baixa: explora el compromís entre la dispersió de posició i la de quantitat de moviment. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Posició–quantitat de moviment
Δx ample contra K baixa: explora el compromís entre la dispersió de posició i la de quantitat de moviment.
Amb una caixa de posició ampla (Δx ≈ 1 nm) i energia electrònica baixa (K petita), la dispersió Δp és modesta: el compromís entre saber on és la partícula i com de ràpid es mou. Compara-ho amb el predefinit de l'electró de Heisenberg estret: estrényer Δx força Δp amunt perquè el producte d'incertesa quedi per sobre de ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Compromís de dispersió
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
A l'escala d'un sol àtom (aproximadament un nanòmetre), com es compara la incertesa mínima de quantitat de moviment al llarg d'un interval de mides de confinament?
Prediccions a valorar
- Δp_min és inversament proporcional a Δx: doblar la regió de confinament divideix per dos la incertesa mínima de quantitat de moviment.
- Δp_min és directament proporcional a Δx.
- No estan relacionades de manera simple.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Regió de confinament Δx (nm)
El que tu mesures:
- Incertesa de la quantitat de moviment Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «El compromís d'incertesa a escala atòmica quotidiana» i prem Restableix. Aquest predefinit explora el confinament a prop de l'escala atòmica (nanòmetre).
- Activa la lectura d'incertesa mínima de quantitat de moviment.
- Defineix la regió de confinament Δx per a cada prova i enregistra la incertesa mínima possible de quantitat de moviment.
Equació governant
Escalat del principi d'incertesa — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Com que Δp_min = ℏ/(2Δx), la incertesa mínima de quantitat de moviment escala exactament com 1/Δx: estrényer el confinament de posició per qualsevol factor afluixa la certesa de quantitat de moviment pel mateix factor.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula Δp_min = ℏ/(2Δx) amb ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Compara-ho amb la taula.
- Confirma que les teves dades mostren una proporcionalitat inversa neta: doblar Δx divideix exactament per dos Δp_min. Explica per què aquesta relació inversa específica (en lloc de, posem per cas, quadràtica) es deriva directament de la forma Δx·Δp ≥ ℏ/2 del principi d'incertesa.
On apareix això més enllà del laboratori
- Els models primerencs (prequàntics) imaginaven electrons orbitant un nucli per camins precisos i ben definits, com a planetes diminuts. Explica per què el principi d'incertesa a escala atòmica fa fonamentalment impossible una òrbita de posició i quantitat de moviment definides, motivant en canvi la imatge del «núvol electrònic».
- Compara els teus valors Δp aquí (escala atòmica, confinament nanomètric) amb els de l'experiment «Confinar un fotó gamma a escala nuclear» (escala nuclear, confinament femtomètric, cinc ordres de magnitud més petit). Explica per què confinar una partícula 100,000× més estret produeix una incertesa mínima de quantitat de moviment Δp 100,000× més gran.
- 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
- Benvingut a Compromís posició–quantitat de moviment
- Selecciona la configuració d'incertesa
- Prem Reprodueix
- Posició més nítida, p més ampla
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →