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
- 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.
3 · Recull dades
| Regió de confinament Δx (nm) | Incertesa de la quantitat de moviment Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s) |
|---|---|
| 0.50 | |
| 1.00 | |
| 2.00 |
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
- 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.
5 · Amplia
- 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.
La física al darrere d'aquest experiment
Escalat del principi d'incertesa
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.
Física moderna
- L'efecte fotoelèctric: un llindar d'energia nítid
- L'efecte fotoelèctric: potencial de frenament
- Una fotocèl·lula real: la funció treball del sodi
- Dispersió de Compton: desplaçament de longitud d'ona a 90°
- Dispersió de Compton: desplaçament màxim a retrodispersió
- Dispersió de Compton: comparació en angle ras
- La sèrie de Balmer: línies espectrals visibles de l'hidrogen
- La sèrie de Lyman: línies ultraviolades de l'hidrogen
- La sèrie de Paschen: línies infraroges de l'hidrogen
- Desintegració radioactiva: datació amb carboni-14
- Radioisòtops mèdics: el període curt del tecneci-99m
- Energia de lligam nuclear: el model de gota líquida
138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles