하이젠베르크의 불확정성 원리: 위치 대 모멘텀

1 · 예측

전자를 점점 더 작은 공간 영역에 가두면(위치의 불확실성이 감소함) 운동량의 최소 불확실성도 줄어들까요, 아니면 커질까요?

• 성장합니다. 포지션과 모멘텀 불확실성은 서로 상충됩니다. 위치를 더 정확하게 제한하면 추진력이 덜 확실해집니다.
• 위치 불확실성과 함께 축소됩니다.
• 운동량 불확실성은 위치 불확실성에 의존하지 않습니다.

2 · 설정

1. heisenberg-electron 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다.
2. 최소 운동량 불확정성 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대한 위치 불확실성 Δx를 설정하고 가능한 최소 모멘텀 불확실성을 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 Δp(y축)를 1/Δx(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s를 사용하여 Δp_min = ℏ/(2Δx)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 모든 시행에서 곱 Δx·Δp_min이 정확히 동일한 이유(ℏ/2)를 설명하십시오. 불확정성 원리는 어느 하나의 불확실성이 아니라 두 불확실성의 곱에 고정된 하한을 설정합니다.

5 · 확장

1. 불확정성 원리는 입자를 교란시키는 서투른 측정 장비에 관한 것이 아닙니다. 이는 완벽한 측정 장비에서도 적용되는 양자 상태 자체의 기본 속성입니다. '측정 교란'이 이 원리를 설명하는 일반적이지만 불완전한 방법인 이유를 설명하십시오.
2. 야구공(전자보다 훨씬 더 질량이 큰)의 경우 위치를 1밀리미터 이내로 제한해도 실제 운동량에 비해 터무니없이 작은 최소 운동량 불확실성이 제공됩니다. 양자 불확실성이 전자와 같은 매우 가벼운 입자에 대해서만 눈에 띄는 이유를 설명하십시오.

이 실험의 물리학

← 실험으로 돌아가기