Heizenbergo neapibrėžtumo principas: padėtis ir judesio kiekis

1 · Spėk

Jei apribosi elektroną į vis mažesnę erdvės sritį (mažindamas neapibrėžtumą jo padėtyje), ar minimalus įmanomas neapibrėžtumas jo judesio kiekyje irgi traukiasi, ar auga?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk „Heizenbergo neapibrėžtumo principas“ eksperimentą ir spausk Atstatyti.
  2. Įjunk minimaliojo judesio kiekio neapibrėžtumo rodmuo.
  3. Nustatyk padėties neapibrėžtumą Δx kiekvienam bandymui ir užsirašyk minimalųjį įmanomąjį judesio kiekio neapibrėžtumą.

3 · Rink duomenis

Padėties neapibrėžtumas Δx (nm)Judesio kiekio neapibrėžtumas Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Braišyk Δp (y ašis) prieš 1/Δx (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?

4 · Analizuok

  1. Vienam bandymui apskaičiuok Δp_min = ℏ/(2Δx) naudodamas ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Palygink su lentele.
  2. Paaiškink, kodėl sandauga Δx·Δp_min yra tiksliai ta pati (ℏ/2) kiekviename bandyme — neapibrėžtumo principas nustato fiksuotą apatinę ribą DVIEJŲ neapibrėžtumų SANDAUGAI, o ne atskirai kuriam nors vienam.

5 · Išplėsk

  1. Neapibrėžtumo principas nėra apie nerangius matavimo prietaisus, trukdančius dalelei — tai fundamentalioji kvantinių būsenų savybė, teisinga net su tobulais matavimo įrenginiais. Paaiškink, kodėl „matavimo trikdymas“ yra paplitęs, bet nepilnas būdas apibūdinti šį principą.
  2. Beisbolo kamuoliui (gerokai masyvesniam už elektroną) padėties apribojimas iki milimetro vis tiek duoda absurdiškai mažytį minimalųjį judesio kiekio neapibrėžtumą, lyginant su jo faktiniu judesio kiekiu. Paaiškink, kodėl kvantinis neapibrėžtumas pastebimas tik itin lengvoms dalelėms, kaip elektronams.

Fizika už šio eksperimento

Heizenbergo neapibrėžtumo principas

Padėtis ir judesio kiekis niekada negali abu būti žinomi su neribotu tikslumu vienu metu: Δx·Δp ≥ ℏ/2, kur ℏ = h/2π. Tiksliau žinoma padėtis priverčia judesio kiekį tapti atitinkamai mažiau apibrėžtą.

← Grįžti prie eksperimento

Modernioji fizika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai