Modernā fizika
Novietojuma—kustības daudzuma kompromiss
Plats Δx pret zemu K — izpēti novietojuma un kustības daudzuma izkliedes kompromisu.
Novietojuma—kustības daudzuma kompromiss — interaktīva Modernā fizika simulācija. Plats Δx pret zemu K — izpēti novietojuma un kustības daudzuma izkliedes kompromisu. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Novietojums—kustības daudzums
Plats Δx pret zemu K — izpēti novietojuma un kustības daudzuma izkliedes kompromisu.
Ar platu novietojuma kasti (Δx ≈ 1 nm) un zemu elektrona enerģiju (mazs K) kustības daudzuma izkliede Δp ir pieticīga — kompromiss starp zināšanu, kur daļiņa ir, un cik ātri tā kustas. Salīdzini ar ciešo Heizenberga elektrona eksperimentu: Δx sašaurināšana piespiež Δp augt, lai nenoteiktības reizinājums paliek virs ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Izkliedes 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
Viena atoma mērogā (aptuveni nanometrs), kā minimālā kustības daudzuma nenoteiktība salīdzinās pāri ierobežojuma izmēru diapazonam?
Prognozes, ko svērt
- Δp_min ir apgriezti proporcionāls Δx — ierobežojuma reģiona dubultošana halvē minimālo kustības daudzuma nenoteiktību.
- Δp_min ir tieši proporcionāls Δx.
- Tie nav saistītas vienkāršā veidā.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Ierobežojuma reģions Δx (nm)
Ko tu mēri:
- Kustības daudzuma nenoteiktība Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Kā izpēte norit
- Atver novietojuma—kustības daudzuma kompromissa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis eksperiments izpēta ierobežojumu pie atomu (nanometru) mēroga.
- Ieslēdz minimālās kustības daudzuma nenoteiktības rādījumu.
- Iestati ierobežojuma reģionu Δx katram mēģinājumam un ieraksti minimālo iespējamo kustības daudzuma nenoteiktību.
Noteicošais vienādojums
Nenoteiktības principa skalēšanās — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Tā kā Δp_min = ℏ/(2Δx), minimālā kustības daudzuma nenoteiktība skalējas tieši kā 1/Δx — novietojuma ierobežojuma pievilkšanu jebkurā reizinātājā atbrīvo kustības daudzuma noteiktību ar to pašu reizinātāju.
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.
- Apstiprini, ka tavi dati rāda tīru apgrieztu proporcionalitāti: Δx dubultošana precīzi halvē Δp_min. Izskaidro, kāpēc šī specifiskā apgrieztā sakarība (nevis, teiksim, apgriezti kvadrātiskā) izriet tieši no nenoteiktības principa Δx·Δp ≥ ℏ/2 formas.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Agrīnie (pirmskvanta) modeļi iedomājās elektronus riņķojam ap kodolu uz precīziem, skaidri noteiktiem ceļiem — kā sīkas planētas. Izskaidro, kāpēc nenoteiktības princips atomu mērogā padara tādu noteikta-novietojuma, noteikta-kustības daudzuma orbītu fundamentāli neiespējamu, motivējot „elektronu mākoni” attēlu tā vietā.
- Salīdzini savas Δp vērtības šeit (atomu mērogs, nanometru ierobežojums) ar gamma ierobežošanas eksperimenta (kodola mērogs, femtometru ierobežojums, piegas kārtas mazāks Δx). Izskaidro, kāpēc daļiņas ierobežošana 100 000× ciešāk rada 100 000× lielāku minimālo kustības daudzuma nenoteiktību.
- 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 novietojuma—kustības daudzuma kompromissa eksperimentā
- Atlasīts nenoteiktības iestatni
- Nospied „Atskaņot”
- Asāks novietojums, platāks 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 →