Heisenbergovo načelo neodređenosti: položaj naspram količine gibanja

1 · Predviđanje

Ako ograničiš elektron na sve manje područje prostora (smanjujući neodređenost njegovog položaja), smanjuje li se i minimalna moguća neodređenost njegove količine gibanja ili raste?

2 · Postava

  1. Otvori postav heisenberg-electron i pritisni Resetiraj.
  2. Omogući očitanje minimalne neodređenosti količine gibanja.
  3. Postavi neodređenost položaja Δx za svaki pokušaj i zabilježi minimalnu moguću neodređenost količine gibanja.

3 · Prikupljanje podataka

Neodređenost položaja Δx (nm)Neodređenost količine gibanja Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Nacrtaj Δp (y-os) naspram 1/Δx (x-os) za svoja tri pokušaja. Je li crta pravac kroz ishodište?

4 · Analiza

  1. Za jedan pokušaj izračunaj Δp_min = ℏ/(2Δx) koristeći ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Usporedi s tablicom.
  2. 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.

5 · Proširenje

  1. 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.
  2. 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.

Fizika iza ovog pokusa

Heisenbergovo načelo neodređenosti

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.

← Natrag na pokus

Moderna fizika

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis