Modernā fizika
Heizenberga elektrons
Saspied Δx vai palielini K — pārbaudi Δx·Δp ≥ ℏ/2 uz joslas.
Heizenberga elektrons — interaktīva Modernā fizika simulācija. Saspied Δx vai palielini K — pārbaudi Δx·Δp ≥ ℏ/2 uz joslas. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Nenoteiktības princips
Saspied Δx vai palielini K — pārbaudi Δx·Δp ≥ ℏ/2 uz joslas.
Ierobežo elektronu līdz Δx ≈ 0.1 nm (atomu mērogs). Kustības daudzuma izkliede Δp ir vismaz ℏ/(2Δx), tāpēc Δx·Δp ≥ ℏ/2. Nospied „Atskaņot”: ierobežojuma kaste nedaudz elpo, un ψ / |ψ|² līknes svārstās kā matērijas viļņu pakete. Δx saspiešana vai kinētiskās enerģijas K palielināšana palielina reizinājumu, kas parādīts uz joslas.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromiss
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Ja tu ierobežo elektronu arvien mazākā telpas apgabalā (samazinot nenoteiktību tā novietojumā), vai minimālā iespējamā nenoteiktība tā kustības daudzumā sarūk vai aug?
Prognozes, ko svērt
- Tā aug — novietojuma un kustības daudzuma nenoteiktības kompromisā viena pret otru; novietojuma precīzāka ierobežošana piespiež kustības daudzumu kļūt mazāk noteiktu.
- Tā sarūk līdzi novietojuma nenoteiktībai.
- Kustības daudzuma nenoteiktība nav atkarīga no novietojuma nenoteiktības.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Novietojuma nenoteiktība Δx (nm)
Ko tu mēri:
- Kustības daudzuma nenoteiktība Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Kā izpēte norit
- Atver Heizenberga elektrona eksperimentu un nospied Atiestatīt.
- Ieslēdz minimālās kustības daudzuma nenoteiktības rādījumu.
- Iestati novietojuma nenoteiktību Δx katram mēģinājumam un ieraksti minimālo iespējamo kustības daudzuma nenoteiktību.
Noteicošais vienādojums
Heizenberga nenoteiktības princips — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Novietojumu un kustības daudzumu nekad nevar abus zināt ar neierobežtu precizitāti vienlaikus: Δx·Δp ≥ ℏ/2, kur ℏ = h/2π. Precīzāk zināms novietojums piespiež kustības daudzumu kļūt atbilstoši mazāk noteiktam.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini Δp_min = ℏ/(2Δx) ar ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Salīdzini ar tabulu.
- Izskaidro, kāpēc reizinājums Δx·Δp_min ir tieši tas pats (ℏ/2) katrā mēģinājumā — nenoteiktības princips nosaka fiksētu apakšējo robežu REIZINĀJUMAM no abām nenoteiktībām, nevis katrai atsevišķi.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Nenoteiktības princips nav par neveiklām mērierīcēm, kas traucē daļiņu — tas ir kvantu stāvokļu fundamentāla īpašība pati par sevi, patiesa arī ar perfektām mērierīcēm. Izskaidro, kāpēc „mērīšanas traucējums” ir izplatīts, bet nepilnīgs veids, kā aprakstīt šo principu.
- Beisbola bumbai (daudz masīvākai par elektronu) tās novietojuma ierobežošana milimetra robežās joprojām dod absurdi sīku minimālo kustības daudzuma nenoteiktību salīdzinājumā ar tās īsto kustības daudzumu. Izskaidro, kāpēc kvantu nenoteiktība ir pamanāma tikai ļoti vieglām daļiņām kā elektroni.
- 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
- Sveicināts Heizenberga elektrona eksperimentā
- Atlasīts nenoteiktības iestatni
- Nospied „Atskaņot”
- Izkliede x un p
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →