Modernioji fizika
Padėties ir judesio kiekio kompromisas
Platus Δx prieš mažą K — tyrinėk padėties ir judesio kiekio išsisklaidymo kompromisą.
Padėties ir judesio kiekio kompromisas — interaktyvi Modernioji fizika simuliacija. Platus Δx prieš mažą K — tyrinėk padėties ir judesio kiekio išsisklaidymo kompromisą. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Padėtis–judesio kiekis
Platus Δx prieš mažą K — tyrinėk padėties ir judesio kiekio išsisklaidymo kompromisą.
…Δx siaurinimas verčia Δp kilti, kad neapibrėžtumo sandauga liktų virš ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Išsisklaidymo kompromisas
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Vieno atomo masteliu (maždaug nanometras), kaip minimalusis judesio kiekio neapibrėžtumas lyginasi per apribojimo dydžių rėžą?
Svarstytini spėjimai
- Δp_min atvirkščiai proporcingas Δx — apribojimo srities padvigubinimas perpus sumažina minimalųjį judesio kiekio neapibrėžtumą.
- Δp_min tiesiogiai proporcingas Δx.
- Jie nesusiję paprastu būdu.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Apribojimo sritis Δx (nm)
Ką tu matauji:
- Judesio kiekio neapibrėžtumas Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Neapibrėžtumo kompromisas kasdieniu atominį masteliu“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šis eksperimentas tyrinėja apribojimą apie atominį (nanometrą) mastelį.
- Įjunk minimaliojo judesio kiekio neapibrėžtumo rodmuo.
- Nustatyk apribojimo sritį Δx kiekvienam bandymui ir užsirašyk minimalųjį įmanomąjį judesio kiekio neapibrėžtumą.
Valdančioji lygtis
Neapibrėžtumo principo mastelis — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Kadangi Δp_min = ℏ/(2Δx), minimalusis judesio kiekio neapibrėžtumas skaluojasi tiksliai kaip 1/Δx — padėties apribojimo sugriežtinimas bet kokiu daugikliu atpalaiduoja judesio kiekio apibrėžtumą tuo pačiu daugikliu.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok Δp_min = ℏ/(2Δx) naudodamas ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Palygink su lentele.
- Patvirtink, kad tavo duomenys rodo švarų atvirkštinį proporcingumą: Δx padvigubinimas tiksliai perpus sumažina Δp_min. Paaiškink, kodėl būtent šis atvirkštinis ryšys (o ne, tarkim, atvirkštinis kvadratas) kyla tiesiogiai iš neapibrėžtumo principo Δx·Δp ≥ ℏ/2 formos.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Ankstyvi (prieškvantiniai) modeliai įsivaizdavo elektronus skriejančius aplink branduolį tikslias, gerai apibrėžtas trajektorijas — kaip mažyčius planetas. Paaiškink, kodėl neapibrėžtumo principas atominį masteliu daro tokią apibrėžtos padėties, apibrėžto judesio kiekio orbitą fundamentaliai neįmanoma, motyvuodamas „elektrono debesies“ vaizdą vietoj to.
- Palyginkite čia jūsų Δp reikšmes (atominė skalė, nanometro sąverstis, Δx ~ 1 nm) su gama-sąverstės eksperimento (branduolinė skalė, femtometro sąverstis, Δx ~ 1 fm) — šeši dydžio laipsniai mažesni. Paaiškinkite, kodėl dalelę suvaržant daug labiau susidaro atitinkamai didesnė minimali impulsų neapibrėžtis, ir kodėl tikslus santykis tarp bet kuriu dviejų konkrečių bandymų priklauso nuo pasirinktos Δx reikšmės kiekviename eksperimente, o ne tik nuo dydžio skirtumo.
- 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
- Sveiki atvykę prie padėties ir judesio kiekio kompromiso
- Pasirink neapibrėžtumo įrenginį
- Spausk Leisti
- Aštresnė padėtis — platesnis p
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →