Nüüdisaegne füüsika
Asukoht-impulssi kompromiss
Lai Δx või madal K — uuri asukoha ja impulsi laiuse kompromissi.
Asukoht-impulssi kompromiss — interaktiivne Nüüdisaegne füüsika simulatsioon. Lai Δx või madal K — uuri asukoha ja impulsi laiuse kompromissi. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Asukoht–impulss
Lai Δx versus madal K — uuri asukoha ja impulsi laiuse kompromissi.
Lai asukohakast (Δx ≈ 1 nm) ja madala elektroni energiaga (väike K) on impulsi laius Δp tagasihoidlik — kompromiss selle vahel, teada, kus osake on, ja kui kiiresti ta liigub. Võrdle kitsa Heisenbergi-elektroni eelseadistusega: Δx kitsendamine sunnib Δp üles, nii et määramatustegur jääb üle ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Laiuse kompromiss
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
Üksiku aatomi skaalal (umbes nanomeeter), kuidas minimaalne impulsi määramatus võrdleb eri piiramissuuruste vahel?
Kaalutavad ennustused
- Δp_min on Δx-iga pöördvõrdeline — piiramispiirkonna kahekordistamine poolendab minimaalse impulsi määramatuse.
- Δp_min on Δx-ga otseselt võrdeline.
- Nad ei ole lihtsal viisil seotud.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Piiramispiirkond Δx (nm)
Mida sa mõõdad:
- Impulsi määramatus Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava asukoht-impulss kompromissi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. See eelseadistus uurib piiramist aatomilise (nanomeetri) skaala lähedal.
- Lülita sisse minimaalse impulsi määramatuse näit.
- Sea iga katse jaoks piiramispiirkond Δx ja kirjuta üles minimaalne võimalik impulsi määramatus.
Juhtiv võrrand
Määramatuse printsiibi skaleerumine — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Kuna Δp_min = ℏ/(2Δx), skaleerub minimaalne impulsi määramatus täpselt kui 1/Δx — asukoha piiramise tihendamine mis tahes teguriga lõdvendab impulsi kindlust sama teguri võrra.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses Δp_min = ℏ/(2Δx), kasutades ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Võrdle tabeliga.
- Kinnita, et sinu andmed näitavad puhast pöördvõrdelisust: Δx kahekordistamine poolendab täpselt Δp_min-i. Selgita, miks just see pöördseos (pigem kui näiteks pöördruut) järgneb otseselt määramatuse printsiibi kujust Δx·Δp ≥ ℏ/2.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Varased (pre-kvantmudelid) kujutasid elektronid orbiidil täpsetel, hästi määratletud radadel — nagu tillukesed planeedid. Selgita, miks määramatuse printsiip aatomiskaalal muudab sellise kindla-asukoha, kindla-impulsiga orbiidi põhimõtteliselt võimatuks, ajendades „elektronpilve“ pilti.
- Võrdle oma Δp väärtusi siin (aatomiskaala, nanomeetri piiramine) gamma-piiramise eksperimendi omadega (tuuma skaala, femtomeetri piiramine, viis suurusjärku väiksem Δx). Selgita, miks osakese 100 000× tihedam piiramine annab 100 000× suurema minimaalse impulsi määramatuse.
- 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 asukoha-impulsi kompromissi juurde
- Vali määramatuse seadistus
- Vajuta Esita
- Teravam asukoht, laiem p
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.