Modern fizika
Heisenberg-elektron
Szűkítsd Δx-et vagy növeld K-t — ellenőrizd a Δx·Δp ≥ ℏ/2-t a sávon.
Heisenberg-elektron — interaktív Modern fizika szimuláció. Szűkítsd Δx-et vagy növeld K-t — ellenőrizd a Δx·Δp ≥ ℏ/2-t a sávon. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Határozatlansági elv
Szűkítsd Δx-et vagy növeld K-t — ellenőrizd a Δx·Δp ≥ ℏ/2-t a sávon.
Zárj egy elektront Δx ≈ 0.1 nm-es (atomskálájú) dobozba. Az impulzusszórás Δp legalább ℏ/(2Δx), tehát Δx·Δp ≥ ℏ/2. Nyomd meg az Indítást: a bezárási doboz kicsit lélegzik, és a ψ / |ψ|² görbék anyaghullám-csomagként oszcillálnak. A Δx szűkítése vagy a K mozgási energia emelése növeli a sávon mutatott szorzatot.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromisszum
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Ha egy elektront egyre kisebb térrészre korlátozol (csökkentve a helyének határozatlanságát), az impulzusa lehető legkisebb határozatlansága is zsugorodik, vagy nő?
Mérlegelendő jóslatok
- Nő — a hely- és impulzushatározatlanság egymás ellen játszik; a hely pontosabb korlátozása kényszeríti, hogy az impulzus kevésbé legyen bizonyos.
- Zsugorodik a helyhatározatlansággal együtt.
- Az impulzus-határozatlanság nem függ a helyhatározatlanságtól.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Helybizonytalanság Δx (nm)
Amit mérsz:
- Impulzus-bizonytalanság Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a heisenberg-electron előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást.
- Engedélyezd a minimális impulzus-határozatlanság kijelzőt.
- Állítsd be a Δx helyhatározatlanságot minden mérésnél, és rögzítsd a lehetséges minimális impulzus-határozatlanságot.
Vezéregyenlet
Heisenberg-féle határozatlansági elv — Δx·Δp ≥ ℏ/2
A hely és az impulzus soha nem ismerhető egyszerre korlátlan pontossággal: Δx·Δp ≥ ℏ/2, ahol ℏ = h/2π. A pontosabban ismert hely az impulzus megfelelő kevésbé biztossá tételét kényszeríti ki.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a Δp_min = ℏ/(2Δx) ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért pontosan ugyanaz minden mérésben a Δx·Δp_min szorzat (ℏ/2) — a határozatlansági reláció a két határozatlanság SZORZATÁRA rögzít alsó határt, nem bármelyikre külön.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- A határozatlansági reláció nem ügyetlen mérőeszközökről szól, amelyek megbolygatnak egy részecskét — a kvantumállapotok alapvető tulajdonsága, amely tökéletes mérőberendezéssel is igaz. Magyarázd meg, miért a „mérési zavarásként” való leírás gyakori, de hiányos módja e relációnak.
- Egy baseballnál (sokkal tömegesebb, mint az elektron) a helyének egy milliméteren belüli korlátozása is abszurdan pici minimális impulzus-határozatlanságot ad a tényleges impulzusához képest. Magyarázd meg, miért csak nagyon könnyű részecskéknél, mint az elektron, feltűnő a kvantum-határozatlanság.
- 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
- Üdv a Heisenberg-elektronnál
- Válaszd ki a határozatlansági összeállítást
- Nyomd meg az Indítást
- Szórás x-ben és p-ben
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.