Moderne Physik
Heisenberg-Elektron
Δx verringern oder K erhöhen — prüfe Δx·Δp ≥ ℏ/2 am Balken.
Heisenberg-Elektron — interaktive Moderne Physik-Simulation. Δx verringern oder K erhöhen — prüfe Δx·Δp ≥ ℏ/2 am Balken. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Unschärferelation
Verkleinere Δx oder erhöhe K — prüfe Δx·Δp ≥ ℏ/2 an der Anzeige.
Verkleinere Δx oder erhöhe K — prüfe Δx·Δp ≥ ℏ/2 an der Anzeige.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromiss
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Wenn man ein Elektron auf einen immer kleineren Raumbereich beschränkt (wodurch die Unsicherheit seiner Position verringert wird), schrumpft oder wächst dann auch die minimal mögliche Unsicherheit seines Impulses?
Vorhersagen zum Abwägen
- Es wächst – Positions- und Momentumunsicherheit stehen im Widerspruch zueinander; Eine genauere Begrenzung der Position führt dazu, dass die Dynamik unsicherer wird.
- Sie schrumpft zusammen mit der Positionsunsicherheit.
- Die Momentumunsicherheit hängt nicht von der Positionsunsicherheit ab.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Ortsunschärfe Δx (nm)
Was Sie messen:
- Impulsunsicherheit Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Heisenberg-Elektronen-Preset und drücken Sie Zurücksetzen.
- Aktivieren Sie die Anzeige der minimalen Impulsunsicherheit.
- Stellen Sie die Ortsunschärfe Δx für jeden Versuch ein und notieren Sie die minimal mögliche Impulsunschärfe.
Maßgebende Gleichung
Heisenberg-Unsicherheitsprinzip — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Ort und Impuls können niemals gleichzeitig mit unbegrenzter Genauigkeit bekannt sein: Δx·Δp ≥ ℏ/2, wobei ℏ = h/2π. Je genauer die Position bekannt ist, desto unsicherer wird der Impuls.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch Δp_min = ℏ/(2Δx) mit ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum das Produkt Δx·Δp_min in jedem Versuch genau das gleiche ist (ℏ/2) – das Unsicherheitsprinzip legt eine feste Untergrenze für das PRODUKT der beiden Unsicherheiten fest, nicht für eine von beiden allein.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Bei der Unschärferelation geht es nicht darum, dass ungeschickte Messinstrumente ein Teilchen stören – es handelt sich um eine grundlegende Eigenschaft der Quantenzustände selbst, die auch bei perfekter Messausrüstung zutrifft. Erklären Sie, warum „Messstörung“ eine gängige, aber unvollständige Beschreibung dieses Prinzips ist.
- Für einen Baseball (viel massereicher als ein Elektron) ergibt die Beschränkung seiner Position auf einen Millimeter immer noch eine absurd kleine minimale Impulsunsicherheit im Vergleich zu seinem tatsächlichen Impuls. Erklären Sie, warum die Quantenunsicherheit nur für sehr leichte Teilchen wie Elektronen spürbar ist.
- 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
- Willkommen beim Heisenberg-Elektron
- Unschärfe-Aufbau auswählen
- Abspielen drücken
- Streuung in x und p
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.