Das Heisenberg-Unsicherheitsprinzip: Position vs. Impuls

1 · Vorhersagen

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?

• Er wächst – Positions- und Impulsunsicherheit bedingen einander; eine genauere Eingrenzung der Position macht den Impuls unsicherer. (apply the same Impuls fix to hypothesis.unrelated)
• Sie schrumpft zusammen mit der Positionsunsicherheit.
• Die Momentumunsicherheit hängt nicht von der Positionsunsicherheit ab.

2 · Aufbauen

1. Öffnen Sie die Heisenberg-Elektronen-Preset und drücken Sie Zurücksetzen.
2. Aktivieren Sie die Anzeige der minimalen Impulsunsicherheit.
3. Stellen Sie die Ortsunschärfe Δx für jeden Versuch ein und notieren Sie die minimal mögliche Impulsunschärfe.

3 · Daten sammeln

Tragen Sie Δp (y-Achse) gegen 1/Δx (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf. Geht die Linie gerade durch den Ursprung?

4 · Auswerten

1. Berechnen Sie für einen Versuch Δp_min = ℏ/(2Δx) mit ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
2. 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.

5 · Vertiefen

1. 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.
2. 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.

Die Physik hinter diesem Experiment

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