Moderna fizika
Heisenbergov elektron
Stegni Δx ili podigni K — provjeri Δx·Δp ≥ ℏ/2 na traci.
Heisenbergov elektron — interaktivna simulacija: Moderna fizika. Stegni Δx ili podigni K — provjeri Δx·Δp ≥ ℏ/2 na traci. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Načelo neodređenosti
Stegni Δx ili podigni K — provjeri Δx·Δp ≥ ℏ/2 na traci.
Ograniči elektron na Δx ≈ 0.1 nm (atomsko mjerilo). Širenje količine gibanja Δp najmanje je ℏ/(2Δx), pa je Δx·Δp ≥ ℏ/2. Pritisni Pokreni: kutija ograničenja lagano diše, a krivulje ψ / |ψ|² osciliraju poput paketa vala tvari. Stezanje Δx ili podizanje kinetičke energije K povećava umnožak prikazan na traci.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromis
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Ako ograničiš elektron na sve manje područje prostora (smanjujući neodređenost njegovog položaja), smanjuje li se i minimalna moguća neodređenost njegove količine gibanja ili raste?
Predviđanja za odvagnuti
- Raste — neodređenost položaja i količine gibanja razmjenjuju se međusobno; preciznije ograničavanje položaja tjera količinu gibanja da postane manje određena.
- Smanjuje se zajedno s neodređenošću položaja.
- Neodređenost količine gibanja ne ovisi o neodređenosti položaja.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Neodređenost položaja Δx (nm)
Što mjeriš:
- Neodređenost količine gibanja Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav heisenberg-electron i pritisni Resetiraj.
- Omogući očitanje minimalne neodređenosti količine gibanja.
- Postavi neodređenost položaja Δx za svaki pokušaj i zabilježi minimalnu moguću neodređenost količine gibanja.
Odgovarajuća jednadžba
Heisenbergovo načelo neodređenosti — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Položaj i količina gibanja nikad ne mogu oba biti poznata neograničenom preciznošću istovremeno: Δx·Δp ≥ ℏ/2, gdje je ℏ = h/2π. Preciznije poznat položaj tjera količinu gibanja da postane razmjerno manje određena.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj Δp_min = ℏ/(2Δx) koristeći ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Usporedi s tablicom.
- Objasni zašto je umnožak Δx·Δp_min točno isti (ℏ/2) u svakom pokušaju — načelo neodređenosti postavlja fiksnu donju granicu na UMNOŽAK dviju neodređenosti, a ne na bilo koju pojedinačno.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Načelo neodređenosti nije o nespretnim mjernim instrumentima koji uznemiruju česticu — to je fundamentalno svojstvo samih kvantnih stanja, točno i s savršenom mjernom opremom. Objasni zašto je „smetnja mjerenja“ čest, ali nepotpun način opisivanja ovog načela.
- Za bejzbol lopticu (mnogo masivniju od elektrona), ograničavanje položaja unutar milimetra i dalje daje apsurdno sitnu minimalnu neodređenost količine gibanja u usporedbi s njezinom stvarnom količinom gibanja. Objasni zašto je kvantna neodređenost uočljiva samo za vrlo lake čestice poput elektrona.
- 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
- Dobro došli u Heisenbergov elektron
- Odaberi postav neodređenosti
- Pritisni Pokreni
- Širenje u x i p
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →