Nüüdisaegne füüsika
Tuuma skaala piiramine
100 MeV footoni jaoks 1 fm juures on pγ = E/c impulsi skaala; Δp_min = ℏ/(2Δx), seega Δx·Δp = ℏ/2 siin.
Tuuma skaala piiramine — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. 100 MeV footoni jaoks 1 fm juures on pγ = E/c impulsi skaala; Δp_min = ℏ/(2Δx), seega Δx·Δp = ℏ/2 siin. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor reaalaja SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Tuuma piiramine
pγ = E/c erineb Δp_min = ℏ/(2Δx)-st; siin Δx·Δp = ℏ/2.
100 MeV footoni jaoks 1 fm juures on pγ = E/c impulsi skaala; Δp_min = ℏ/(2Δx), seega Δx·Δp = ℏ/2 siin.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kõrge impulss
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Kui sa püüaksid footonit piirata üksiku aatomituuma sisse (umbes femtomeeter läbimõõduga), nõuab määramatuse printsiip tohutut minimaalset impulsi määramatust. Kas see aitab selgitada, miks vabad elektronid ei leidu kunagi tuuma SEEST?
Kaalutavad ennustused
- Määramatuse printsiip ei rakendu tuuma skaaladel.
- Tuuma skaalasse piiramine nõuaks ebatavaliselt väikest impulsi määramatust.
- Jah — mis tahes kerge osakese piiramine tuuma skaalasse nõuaks impulsi määramatust (ja seega energiat), mis on palju suurem kui tuumadest tegelikult põgenevalt täheldatud, välistades elektronid tuuma sees elamast.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Piiramispiirkond Δx (fm)
Mida sa mõõdad:
- Impulsi määramatus Δp (×10⁻²⁰ kg·m/s)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava gamma-piiramise eelseadistus ja vajuta Lähtesta. See eelseadistus modelleerib 100 MeV footonit, piiratuna femtomeetri (10⁻¹⁵ m) skaala lähedal.
- Lülita sisse minimaalse impulsi määramatuse näit.
- Sea iga katse jaoks piiramispiirkond Δx (tuuma skaala lähedal) ja kirjsta üles minimaalne võimalik impulsi määramatus.
Juhtiv võrrand
Määramatus tuuma skaalal — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Mis tahes osakese — kaasa arvatud massita footoni — piiramine Δx ≈ 10⁻¹⁵ m sisse nõuab minimaalset impulsi määramatust Δp ≥ ℏ/(2Δx) suurusjärgus 10⁻²⁰ kg·m/s, vastavalt energiatele, mis ületavad kaugele seda, mis on täheldatud tuumades tegelikult leiduvatel osakestel.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Võrdle tabeliga — pane tähele, et need väärtused on kümneid tuhandeid kordi suuremad kui heisenberg-elektroni eksperimendi omad, sest Δx on siin võrreldava teguriga väiksem.
- Footoni jaoks seostub impulss energiaga kui p = E/c. Selgita, kuidas sinu Δp_min väärtuste teisendamine samaväärseks minimaalseks energiamääramatuseks (korruta c-ga) aitab põhjendada, miks tuumamõõtmetesse piiratud osakesed peavad kandma tohutut minimaalset energiat — kümneid MeV, kattudes selle eksperimendi 100 MeV footoniga.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- ... oli võtmetõend, et elektronid TEKIVAD pigem lagunemise hetkel, mitte ei eksisteeri seal juba eelnevalt.
- Erinevalt elektronist heisenberg-elektroni eksperimendis modelleerib see eksperiment ilmutatult massita footonit, kasutades impulssi p = E/c pigem kui p = √(2mK). Selgita, miks footoni impulsi valem peab olema massiivse osakese omast erinev.
- 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
- Tere tulemais gamma piiramise juurde
- Vali määramatuse seadistus
- Vajuta Esita
- Tuumasuuruse piir
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida reaalaja mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.