Pengorbanan Ketidakpastian pada Skala Atom Sehari-hari

1 · Memprediksi

Pada skala atom tunggal (kira-kira satu nanometer), bagaimana perbandingan ketidakpastian momentum minimum pada rentang ukuran kurungan?

• Δp_min berbanding terbalik dengan Δx — menggandakan wilayah pengekangan akan mengurangi separuh ketidakpastian momentum minimum.
• Δp_min berbanding lurus dengan Δx.
• Mereka tidak berhubungan secara sederhana.

2 · Pengaturan

1. Buka preset posisi-momentum-tradeoff dan tekan Reset. Prasetel ini mengeksplorasi pengurungan mendekati skala atom (nanometer).
2. Aktifkan pembacaan ketidakpastian momentum minimum.
3. Tetapkan daerah pengekangan Δx untuk setiap percobaan dan catat kemungkinan ketidakpastian momentum minimum.

3 · Kumpulkan Data

Plot Δp (sumbu y) terhadap 1/Δx (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garis tersebut lurus melalui titik asal?

4 · Analisis

1. Untuk satu percobaan, hitung Δp_min = ℏ/(2Δx) menggunakan ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Bandingkan dengan tabel.
2. Konfirmasikan bahwa data Anda menunjukkan proporsionalitas terbalik: menggandakan Δx tepat membagi dua Δp_min. Jelaskan mengapa hubungan invers spesifik ini (bukannya, katakanlah, invers-kuadrat) mengikuti langsung bentuk Δx·Δp ≥ ℏ/2 dari prinsip ketidakpastian.

5 · Perluas

1. Model awal (pra-kuantum) membayangkan elektron mengorbit inti pada jalur yang tepat dan terdefinisi dengan baik — seperti planet kecil. Jelaskan mengapa prinsip ketidakpastian pada skala atom membuat orbit dengan posisi pasti dan momentum pasti menjadi tidak mungkin, sehingga justru memotivasi gambaran 'awan elektron'.
2. Bandingkan nilai Δp Anda di sini (skala atom, pembatasan nanometer, Δx ~ 1 nm) dengan nilai eksperimen gamma-confinement (skala nuklir, pembatasan femtometer, Δx ~ 1 fm) — enam orde magnitudo lebih kecil. Jelaskan mengapa membatasi partikel dengan lebih ketat menghasilkan ketidakpastian momentum minimum yang lebih besar, dan mengapa rasio pasti antara dua percobaan spesifik juga bergantung pada nilai Δx mana yang Anda pilih di setiap percobaan, bukan hanya pada perbedaan skala.

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembar Kerja Laboratorium Fisika Gratis yang Bisa Dicetak