Moderní fyzika
Heisenbergův elektron
Zúž Δx nebo zvyš K — zkontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pruhu.
Heisenbergův elektron — interaktivní simulace Moderní fyzika. Zúž Δx nebo zvyš K — zkontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pruhu. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Princip neurčitosti
Zúž Δx nebo zvyš K — zkontroluj Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pruhu.
Uzavři elektron do Δx ≈ 0.1 nm (atomová škála). Rozptyl hybnosti Δp je alespoň ℏ/(2Δx), takže Δx·Δp ≥ ℏ/2. Stiskni Spustit: konfinační box lehce dýchá a křivky ψ / |ψ|² oscilují jako vlnový balík hmoty. Zúžení Δx nebo zvýšení kinetické energie K zvětšuje součin zobrazený na pruhu.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromis
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Když uzavřeš elektron do menší a menší oblasti prostoru (zmenšuješ neurčitost jeho polohy), zmenšuje se taky minimální možná neurčitost hybnosti, nebo roste?
Predikce k zvážení
- Roste — neurčitost polohy a hybnosti si konkurují; přesnější uzavření polohy nutí hybnost být méně jistou.
- Zmenšuje se spolu s neurčitostí polohy.
- Neurčitost hybnosti na neurčitosti polohy nezávisí.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Nejistota polohy Δx (nm)
Co měříš:
- Nejistota hybnosti Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu heisenberg-electron a stiskni Resetovat.
- Zapni odečet minimální neurčitosti hybnosti.
- Nastav neurčitost polohy Δx pro každý pokus a zapiš minimální možnou neurčitost hybnosti.
Řídící rovnice
Heisenbergův princip neurčitosti — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Poloha a hybnost nikdy nemohou být obě známy s neomezenou přesností současně: Δx·Δp ≥ ℏ/2, kde ℏ = h/2π. Přesněji známá poloha nutí hybnost odpovídajícím způsobem být méně jistou.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti Δp_min = ℏ/(2Δx) s ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč součin Δx·Δp_min je v každém pokusu přesně stejný (ℏ/2) — princip neurčitosti dává pevnou spodní mez na SOUČIN dvou neurčitostí, ne na každou samostatně.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Princip neurčitosti není o neohrabaných měřicích přístrojích rušících částici — je to fundamentální vlastnost kvantových stavů samotných, pravdivá i s dokonalým měřicím zařízením. Vysvětli, proč „rušení měřením“ je častý, ale neúplný způsob popisu tohoto principu.
- Pro baseballový míč (mnohem hmotnější než elektron) dává uzavření polohy do milimetru pořád absurdně malou minimální neurčitost hybnosti vzhledem k jeho skutečné hybnosti. Vysvětli, proč kvantová neurčitost je znatelná jen pro velmi lehké částice jako elektrony.
- 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
- Vítej v Heisenbergově elektronu
- Vyber sestavu neurčitosti
- Stiskni Spustit
- Rozptyl v x a p
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →