Moderne Physik
Ort-Impuls-Kompromiss
Breites Δx vs niedriges K — erkunde Kompromiss zwischen Orts- und Impulsunschärfe.
Ort-Impuls-Kompromiss — interaktive Moderne Physik-Simulation. Breites Δx vs niedriges K — erkunde Kompromiss zwischen Orts- und Impulsunschärfe. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Ort–Impuls
Breites Δx vs. niedriges K — erkunde den Kompromiss zwischen Orts- und Impulsstreuung.
Breites Δx vs. niedriges K — erkunde den Kompromiss zwischen Orts- und Impulsstreuung.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Unschärfe-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
Wie verhält sich die minimale Impulsunsicherheit auf der Skala eines einzelnen Atoms (ungefähr ein Nanometer) über einen Bereich von Einschlussgrößen hinweg?
Vorhersagen zum Abwägen
- Δp_min ist umgekehrt proportional zu Δx – eine Verdoppelung des Einschlussbereichs halbiert die minimale Impulsunsicherheit.
- Δp_min ist direkt proportional zu Δx.
- Sie hängen nicht einfach zusammen.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Einschlussbereich Δx (nm)
Was Sie messen:
- Impulsunsicherheit Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Position-Impuls-Kompromiss“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Diese Preset erforscht den Einschluss nahe der atomaren (Nanometer-)Skala.
- Aktivieren Sie die Anzeige der minimalen Impulsunsicherheit.
- Stellen Sie den Einschlussbereich Δx für jeden Versuch ein und notieren Sie die minimal mögliche Impulsunschärfe.
Maßgebende Gleichung
Skalierung des Unsicherheitsprinzips — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Weil Δp_min = ℏ/(2Δx), skaliert die minimale Impulsunsicherheit genau wie 1/Δx – eine Verschärfung der Positionsbeschränkung um einen beliebigen Faktor lockert die Impulssicherheit um denselben Faktor.
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.
- Bestätigen Sie, dass Ihre Daten eine saubere umgekehrte Proportionalität aufweisen: Die Verdoppelung von Δx halbiert genau Δp_min. Erklären Sie, warum diese spezifische inverse Beziehung (und nicht beispielsweise die umgekehrte quadratische Beziehung) direkt aus der Δx·Δp ≥ ℏ/2-Form des Unschärfeprinzips folgt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Frühe (Vor-Quanten-)Modelle stellten sich vor, dass Elektronen einen Kern auf präzisen, genau definierten Bahnen umkreisen – wie winzige Planeten. Erklären Sie, warum das Unschärfeprinzip auf atomarer Ebene eine solche Umlaufbahn mit definierter Position und definiertem Impuls grundsätzlich unmöglich macht, und motivieren Sie stattdessen das Bild der „Elektronenwolke“.
- Vergleichen Sie hier Ihre Δp-Werte (atomarer Maßstab, Nanometer-Einschluss) mit denen des Gamma-Einschluss-Experiments (nuklearer Maßstab, Femtometer-Einschluss, fünf Größenordnungen kleinerer Δx). Erklären Sie, warum eine 100 000× engere Eingrenzung eines Teilchens eine 100 000× größere minimale Impulsunsicherheit erzeugt.
- 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 Ort-Impuls-Kompromiss
- Unschärfe-Aufbau auswählen
- Abspielen drücken
- Schärferer Ort, breiteres 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.