Heisenbergs ubestemthedsrelation: Position kontra impuls

1 · Forudsig

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?

• 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.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen heisenberg-electron, og tryk på Nulstil.
2. Slå aflæsningen af minimumsimpulsubestemthed til.
3. Indstil positionsubestemtheden Δx for hver måling, og registrér den mindst mulige impulsubestemthed.

3 · Saml data

Tegn Δp (y-aksen) som funktion af 1/Δx (x-aksen) for dine tre målinger. Er linjen ret og går gennem origo?

4 · Analysér

1. Beregn for én måling Δp_min = ℏ/(2Δx) med ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark