Nenoteiktības kompromiss ikdienas atomu mērogā

1 · Prognozē

Viena atoma mērogā (aptuveni nanometrs), kā minimālā kustības daudzuma nenoteiktība salīdzinās pāri ierobežojuma izmēru diapazonam?

• 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.

2 · Iestati

1. Atver novietojuma—kustības daudzuma kompromissa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Šis eksperiments izpēta ierobežojumu pie atomu (nanometru) mēroga.
2. Ieslēdz minimālās kustības daudzuma nenoteiktības rādījumu.
3. Iestati ierobežojuma reģionu Δx katram mēģinājumam un ieraksti minimālo iespējamo kustības daudzuma nenoteiktību.

3 · Vāc datus

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. 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.

5 · Paplašina

1. 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.
2. 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.

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas