El compromís d'incertesa a escala atòmica quotidiana

1 · Prediu

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?

• 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.

2 · Configura

1. 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).
2. Activa la lectura d'incertesa mínima de quantitat de moviment.
3. Defineix la regió de confinament Δx per a cada prova i enregistra la incertesa mínima possible de quantitat de moviment.

3 · Recull dades

Representa Δp (eix y) contra 1/Δx (eix x) per a les tres proves. La línia és recta i passa per l'origen?

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula Δp_min = ℏ/(2Δx) amb ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Compara-ho amb la taula.
2. 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.

5 · Amplia

1. 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».
2. Compara els teus valors Δp aquí (escala atòmica, confinament en nanòmetres, Δx ~ 1 nm) amb els de l'experiment de confinament gamma… Explica per què… no només de la diferència d'escala.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles