Heizenberga nenoteiktības princips: novietojums pret kustības daudzumu

1 · Prognozē

Ja tu ierobežo elektronu arvien mazākā telpas apgabalā (samazinot nenoteiktību tā novietojumā), vai minimālā iespējamā nenoteiktība tā kustības daudzumā sarūk vai aug?

2 · Iestati

  1. Atver Heizenberga elektrona eksperimentu un nospied Atiestatīt.
  2. Ieslēdz minimālās kustības daudzuma nenoteiktības rādījumu.
  3. Iestati novietojuma nenoteiktību Δx katram mēģinājumam un ieraksti minimālo iespējamo kustības daudzuma nenoteiktību.

3 · Vāc datus

Novietojuma nenoteiktība Δx (nm)Kustības daudzuma nenoteiktība Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
0.05
0.10
0.20

Zīmē Δp (y ass) pret 1/Δx (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna caur sākumpunktu?

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam izrēķini Δp_min = ℏ/(2Δx) ar ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Salīdzini ar tabulu.
  2. 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.

5 · Paplašina

  1. 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.
  2. 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.

Fizika aiz šī eksperimenta

Heizenberga nenoteiktības princips

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.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Modernā fizika

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas