Η αρχή απροσδιοριστίας Heisenberg: Θέση vs. ορμή

1 · Πρόβλεψε

Αν περιόριζες ηλεκτρόνιο σε όλο και μικρότερη περιοχή χώρου (μειώνοντας την αβεβαιότητα θέσης του), η ελάχιστη δυνατή αβεβαιότητα ορμής του συρρικνώνεται επίσης, ή μεγαλώνει;

• Μεγαλώνει — η αβεβαιότητα θέσης και ορμής αντισταθμίζονται η μία την άλλη· πιο ακριβής περιορισμός θέσης αναγκάζει την ορμή να γίνει λιγότερο βέβαιη.
• Συρρικνώνεται μαζί με την αβεβαιότητα θέσης.
• Η αβεβαιότητα ορμής δεν εξαρτάται από την αβεβαιότητα θέσης.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή heisenberg-electron και πάτησε Επαναφορά.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη ελάχιστης αβεβαιότητας ορμής.
3. Ρύθμισε την αβεβαιότητα θέσης Δx για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ελάχιστη δυνατή αβεβαιότητα ορμής.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το Δp (άξονας y) έναντι του 1/Δx (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε Δp_min = ℏ/(2Δx) χρησιμοποιώντας ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε γιατί το γινόμενο Δx·Δp_min είναι ακριβώς το ίδιο (ℏ/2) σε κάθε δοκιμή — η αρχή απροσδιοριστίας θέτει σταθερό κατώτατο όριο στο ΓΙΝΟΜΕΝΟ των δύο αβεβαιοτήτων, όχι σε καμία από τις δύο μόνη.

5 · Επέκταση

1. Η αρχή απροσδιοριστίας δεν αφορά αδέξια όργανα μέτρησης που διαταράσσουν σωματίδιο — είναι θεμελιώδης ιδιότητα των κβαντικών καταστάσεων καθεαυτών, αληθής ακόμη με τέλειο εξοπλισμό μέτρησης. Εξήγησε γιατί η «διαταραχή μέτρησης» είναι συνηθισμένος αλλά ελλιπής τρόπος περιγραφής αυτής της αρχής.
2. Για μπάλα μπέιζμπολ (πολύ βαρύτερη από ηλεκτρόνιο), ο περιορισμός της θέσης της εντός ενός χιλιοστού εξακολουθεί να δίνει γελοία μικρή ελάχιστη αβεβαιότητα ορμής σε σύγκριση με την πραγματική της ορμή. Εξήγησε γιατί η κβαντική αβεβαιότητα είναι αισθητή μόνο για πολύ ελαφρά σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής