Heisenberg-féle határozatlansági reláció: hely és impulzus

1 · Jóslás

Ha egy elektront egyre kisebb térrészre korlátozol (csökkentve a helyének határozatlanságát), az impulzusa lehető legkisebb határozatlansága is zsugorodik, vagy nő?

2 · Előkészítés

  1. Nyisd meg a heisenberg-electron előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást.
  2. Engedélyezd a minimális impulzus-határozatlanság kijelzőt.
  3. Állítsd be a Δx helyhatározatlanságot minden mérésnél, és rögzítsd a lehetséges minimális impulzus-határozatlanságot.

3 · Adatgyűjtés

Helybizonytalanság Δx (nm)Impulzus-bizonytalanság Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Ábrázold a Δp-t (y-tengely) az 1/Δx-szel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Egyenes-e a vonal az origón át?

4 · Elemzés

  1. Egy mérésnél számítsd ki a Δp_min = ℏ/(2Δx) ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
  2. 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.

5 · Kiterjesztés

  1. 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.
  2. 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.

A fizika a kísérlet mögött

Heisenberg-féle határozatlansági elv

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.

← Vissza a kísérlethez

Modern fizika

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap