Prinsip Ketidakpastian Heisenberg: Posisi vs Momentum
1 · Memprediksi
Jika Anda membatasi sebuah elektron pada wilayah ruang yang semakin kecil (mengurangi ketidakpastian posisinya), apakah ketidakpastian minimum yang mungkin terjadi pada momentumnya juga menyusut, atau bertambah?
- Pertumbuhannya – ketidakpastian posisi dan momentum saling bertukar posisi; membatasi posisi lebih tepat memaksa momentum menjadi kurang pasti.
- Ini menyusut seiring dengan ketidakpastian posisi.
- Ketidakpastian momentum tidak bergantung pada ketidakpastian posisi.
2 · Pengaturan
- Buka preset heisenberg-electron dan tekan Reset.
- Aktifkan pembacaan ketidakpastian momentum minimum.
- Tetapkan ketidakpastian posisi Δx untuk setiap percobaan dan catat ketidakpastian momentum seminimal mungkin.
3 · Kumpulkan Data
| Ketidakpastian posisi Δx (nm) | Ketidakpastian momentum Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s) |
|---|---|
| 0.05 | |
| 0.10 | |
| 0.20 |
Plot Δp (sumbu y) terhadap 1/Δx (sumbu x) untuk ketiga percobaan Anda. Apakah garisnya lurus melalui titik asal?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung Δp_min = ℏ/(2Δx) menggunakan ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Bandingkan dengan tabel.
- Jelaskan mengapa produk Δx·Δp_min sama persis dengan (ℏ/2) di setiap percobaan — prinsip ketidakpastian menetapkan batas bawah tetap pada PRODUK dari dua ketidakpastian, bukan pada salah satu saja.
5 · Perluas
- Prinsip ketidakpastian bukanlah tentang alat ukur yang tidak berfungsi yang mengganggu sebuah partikel — ini adalah sifat mendasar dari keadaan kuantum itu sendiri, bahkan dengan peralatan pengukuran yang sempurna. Jelaskan mengapa 'gangguan pengukuran' merupakan cara yang umum namun tidak lengkap untuk menjelaskan prinsip ini.
- Untuk bola bisbol (yang jauh lebih masif daripada elektron), membatasi posisinya dalam satu milimeter masih memberikan ketidakpastian momentum minimum yang sangat kecil dibandingkan dengan momentum sebenarnya. Jelaskan mengapa ketidakpastian kuantum hanya terlihat pada partikel yang sangat ringan seperti elektron.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg
Posisi dan momentum tidak pernah bisa diketahui secara bersamaan dengan presisi tak terbatas: Δx·Δp ≥ ℏ/2, di mana ℏ = h/2π. Posisi yang lebih diketahui dengan tepat memaksa momentum menjadi kurang pasti.