Neapibrėžtumo kompromisas kasdieniu atominį masteliu

1 · Spėk

Vieno atomo masteliu (maždaug nanometras), kaip minimalusis judesio kiekio neapibrėžtumas lyginasi per apribojimo dydžių rėžą?

• Δp_min atvirkščiai proporcingas Δx — apribojimo srities padvigubinimas perpus sumažina minimalųjį judesio kiekio neapibrėžtumą.
• Δp_min tiesiogiai proporcingas Δx.
• Jie nesusiję paprastu būdu.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Neapibrėžtumo kompromisas kasdieniu atominį masteliu“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Šis eksperimentas tyrinėja apribojimą apie atominį (nanometrą) mastelį.
2. Įjunk minimaliojo judesio kiekio neapibrėžtumo rodmuo.
3. Nustatyk apribojimo sritį Δx kiekvienam bandymui ir užsirašyk minimalųjį įmanomąjį judesio kiekio neapibrėžtumą.

3 · Rink duomenis

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. 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.

5 · Išplėsk

1. 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.
2. 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.

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai