Heisenbergův princip neurčitosti: poloha vs. hybnost

1 · Predikuj

Když uzavřeš elektron do menší a menší oblasti prostoru (zmenšuješ neurčitost jeho polohy), zmenšuje se taky minimální možná neurčitost hybnosti, nebo roste?

2 · Sestavení

  1. Otevři předvolbu heisenberg-electron a stiskni Resetovat.
  2. Zapni odečet minimální neurčitosti hybnosti.
  3. Nastav neurčitost polohy Δx pro každý pokus a zapiš minimální možnou neurčitost hybnosti.

3 · Sbírej data

Nejistota polohy Δx (nm)Nejistota hybnosti Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Vynes Δp (osa y) proti 1/Δx (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

  1. Pro jeden pokus spočti Δp_min = ℏ/(2Δx) s ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porovnej s tabulkou.
  2. 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.

5 · Rozšiř

  1. 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.
  2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

Heisenbergův princip neurčitosti

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.

← Zpět na experiment

Moderní fyzika

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky