Physique moderne
Compromis position–quantité de mouvement
Grand Δx vs faible K — explorez le compromis entre étalement de position et de quantité de mouvement.
Compromis position–quantité de mouvement — simulation interactive de Physique moderne. Grand Δx vs faible K — explorez le compromis entre étalement de position et de quantité de mouvement. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Position-quantité de mouvement
Δx large face à K faible : explorez le compromis entre la dispersion de position et de quantité de mouvement.
Δx large face à K faible : explorez le compromis entre la dispersion de position et de quantité de mouvement.
- Principe d'incertitude ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Compromis de propagation
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
À l’échelle d’un seul atome (environ un nanomètre), comment l’incertitude de quantité de mouvement minimale se compare-t-elle sur une gamme de tailles de confinement ?
Des pronostics à peser
- Δp_min est inversement proportionnel à Δx : doubler la région de confinement réduit de moitié l'incertitude de quantité de mouvement minimale.
- Δp_min est directement proportionnel à Δx.
- Ils ne sont pas liés de manière simple.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Région de confinement Δx (nm)
Ce que vous mesurez :
- Incertitude de quantité de mouvement Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage de compromis position-élan et appuyez sur Réinitialiser. Ce préréglage explore le confinement à l'échelle atomique (nanomètre).
- Activez la lecture de l’incertitude de moment minimum.
- Réglez la région de confinement Δx pour chaque essai et notez l'incertitude minimale possible sur la quantité de mouvement.
Équation gouvernante
Mise à l'échelle du principe d'incertitude — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Parce que Δp_min = ℏ/(2Δx), l'incertitude de quantité de mouvement minimale évolue exactement comme 1/Δx — le resserrement du confinement de position par n'importe quel facteur affaiblit la certitude de quantité de mouvement de ce même facteur.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez Δp_min = ℏ/(2Δx) en utilisant ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Comparez avec le tableau.
- Confirmez que vos données affichent une proportionnalité inverse propre : doubler Δx réduit exactement de moitié Δp_min. Expliquez pourquoi cette relation inverse spécifique (plutôt que, disons, carré inverse) découle directement de la forme Δx·Δp ≥ ℏ/2 du principe d'incertitude.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Les premiers modèles (pré-quantiques) imaginaient des électrons en orbite autour d’un noyau selon des trajectoires précises et bien définies, comme de minuscules planètes. Expliquez pourquoi le principe d'incertitude à l'échelle atomique rend fondamentalement impossible une telle orbite à position et impulsion définies, motivant à la place l'image du « nuage d'électrons ».
- Comparez vos valeurs Δp ici (échelle atomique, confinement nanométrique) à celles de l'expérience de confinement gamma (échelle nucléaire, confinement femtométrique, Δx cinq ordres de grandeur plus petit). Expliquez pourquoi le confinement plus étroit d'une particule × produit une × une incertitude de quantité de mouvement minimale plus grande.
- 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
- Bienvenue dans le compromis position-quantité de mouvement
- Sélectionnez le montage d'incertitude
- Appuyez sur Lecture
- Position plus précise, p plus large
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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