Moderne fysik
Heisenberg-elektron
Stram Δx ind, eller forøg K — tjek Δx·Δp ≥ ℏ/2 på bjælken.
Heisenberg-elektron — interaktiv Moderne fysik-simulation. Stram Δx ind, eller forøg K — tjek Δx·Δp ≥ ℏ/2 på bjælken. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
ubestemthedsrelationen
Stram Δx eller øg K — kontrollér Δx·Δp ≥ ℏ/2 på bjælken.
Indespær en elektron i Δx ≈ 0.1 nm (atomar skala). Impulsspredningen Δp er mindst ℏ/(2Δx), så Δx·Δp ≥ ℏ/2. Tryk på Afspil: indespærringsboksen ånder en smule, og kurverne ψ / |ψ|² oscillerer som en stofbølgepakke. Strammes Δx, eller øges den kinetiske energi K, vokser produktet på bjælken.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Afvæjning
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
Hvis du indespærer en elektron i et mindre og mindre område af rummet (reducerer ubestemtheden i dens position), bliver den mindst mulige ubestemthed i dens impuls så også mindre, eller vokser den?
Forudsigelser at afveje
- Den vokser — ubestemhed i position og impuls afvejes mod hinanden; en mere præcis indespærring af positionen tvinger impulsen til at blive mindre bestemt.
- Den bliver mindre sammen med positionsubestemtheden.
- Impulsubestemtheden afhænger ikke af positionsubestemtheden.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Positionsubestemthed Δx (nm)
Det, du måler:
- Impulsubestemthed Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen heisenberg-electron, og tryk på Nulstil.
- Slå aflæsningen af minimumsimpulsubestemthed til.
- Indstil positionsubestemtheden Δx for hver måling, og registrér den mindst mulige impulsubestemthed.
Styrende ligning
Heisenbergs ubestemthedsrelation — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Position og impuls kan aldrig begge kendes med ubegrænset præcision samtidig: Δx·Δp ≥ ℏ/2, hvor ℏ = h/2π. En mere præcist kendt position tvinger impulsen til at blive tilsvarende mindre bestemt.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for én måling Δp_min = ℏ/(2Δx) med ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Sammenlign med tabellen.
- Forklar, hvorfor produktet Δx·Δp_min er præcis det samme (ℏ/2) i hver måling — ubestemthedsrelationen sætter en fast nedre grænse for PRODUKTET af de to ubestemtheder, ikke for nogen af dem alene.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Ubestemthedsrelationen handler ikke om klodsede måleinstrumenter, der forstyrrer en partikel — den er en grundlæggende egenskab ved selve kvantetilstandene, gældende selv med perfekt måleudstyr. Forklar, hvorfor 'måleforstyrrelse' er en almindelig, men ufuldstændig måde at beskrive denne relation på.
- For en baseball (meget mere massiv end en elektron) giver en indespærring af dens position inden for en millimeter stadig en absurd lille minimumsimpulsubestemthed sammenlignet med dens faktiske impuls. Forklar, hvorfor kvanteubestemthed kun er mærkbar for meget lette partikler som elektroner.
- 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
- Velkommen til Heisenberg-elektron
- Vælg ubestemthedsopstillingen
- Tryk på Afspil
- Spredning i x og p
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →