فیزیک نوین
الکترون هایزنبرگ
Δx را تنگ یا K را زیاد کنید — Δx·Δp ≥ ℏ/2 را روی میله بررسی کنید.
الکترون هایزنبرگ — شبیهسازی تعاملی فیزیک نوین. Δx را تنگ یا K را زیاد کنید — Δx·Δp ≥ ℏ/2 را روی میله بررسی کنید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
اصل عدمقطعیت
Δx را تنگ یا K را زیاد کنید — Δx·Δp ≥ ℏ/2 را روی میله بررسی کنید.
الکترونی را در Δx ≈ 0.1 nm (مقیاس اتمی) محبوس کنید. پهنایش تکانه Δp دستکم ℏ/(2Δx) است، پس Δx·Δp ≥ ℏ/2. Play بفشارید: جعبهٔ محبوسشدن کمی نفس میکشد و منحنیهای ψ / |ψ|² همچون بستهٔ موج ماده نوسان میکنند. تنگکردن Δx یا بالا بردن انرژی جنبشی K، حاصلضرب روی میله را زیاد میکند.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- موازنه
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
اگر الکترون را در ناحیهای کوچکتر و کوچکتر از فضا محبوس کنید (کاهش عدم قطعیت مکانش)، آیا کمینهٔ ممکن عدم قطعیت تکانهاش هم کوچک میشود یا بزرگ؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بزرگ میشود — عدم قطعیت مکان و تکانه موجرسنی میکنند؛ دقیقتر محبوسکردن مکان، تکانه را کمقطعیتر میکند.
- همراه با عدم قطعیت مکان کوچک میشود.
- عدم قطعیت تکانه به عدم قطعیت مکان بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- عدمقطعیت مکان Δx (nm)
آنچه اندازه میگیرید:
- عدمقطعیت تکانه Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم الکترون-هایزنبرگ را باز کنید و Reset بزنید.
- قرائت کمینهٔ عدم قطعیت تکانه را فعال کنید.
- عدم قطعیت مکان Δx را برای هر آزمایش تنظیم کنید و کمینهٔ ممکن عدم قطعیت تکانه را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
اصل عدمقطعیت هایزنبرگ — Δx·Δp ≥ ℏ/2
مکان و تکانه هرگز نمیتوانند همزمان هر دو با دقت نامحدود دانسته شوند: Δx·Δp ≥ ℏ/2 که در آن ℏ = h/2π. دانستن دقیقتر مکان، تکانه را به همان اندازه نامطمئنتر میکند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، Δp_min = ℏ/(2Δx) را با ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا حاصلضرب Δx·Δp_min در هر آزمایش دقیقاً همان (ℏ/2) است — اصل عدم قطعیت بر «حاصلضرب» دو عدم قطعیت حد پایین ثابتی میگذارد، نه بر هیچکدام بهتنهایی.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- اصل عدم قطعیت دربارهٔ ناشیبودن ابزار اندازهگیری که ذره را آشفته میکند نیست — خاصیت بنیادی خود حالتهای کوانتومی است که حتی با ابزار کامل هم درست است. توضیح دهید چرا «آشفتگی اندازهگیری» توصیف رایج اما ناقصی برای این اصل است.
- برای توپ بیسبال (خیلی پرجرمتر از الکترون)، محبوسکردن مکانش در یک میلیمتر هنوز کمینهٔ عدم قطعیت تکانهای مضحک کوچک نسبت به تکانهٔ واقعیاش میدهد. توضیح دهید چرا عدم قطعیت کوانتومی فقط برای ذرههای بسیار سبک مثل الکترون دیدنی است.
- 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
- به الکترون هایزنبرگ خوش آمدید
- انتخاب برپاسازی عدم قطعیت
- Play را بفشارید
- پهنایش در x و p
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.