Fizik Moden
Penghadan skala-nuklear
Bagi foton 100 MeV pada 1 fm, pγ = E/c ialah skala momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), jadi Δx·Δp = ℏ/2 di sini.
Penghadan skala-nuklear — simulasi Fizik Moden interaktif. Bagi foton 100 MeV pada 1 fm, pγ = E/c ialah skala momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), jadi Δx·Δp = ℏ/2 di sini. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Penghadan nuklear
pγ = E/c berbeza daripada Δp_min = ℏ/(2Δx); di sini Δx·Δp = ℏ/2.
Bagi foton 100 MeV pada 1 fm, pγ = E/c ialah skala momentum; Δp_min = ℏ/(2Δx), jadi Δx·Δp = ℏ/2 di sini.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Momentum tinggi
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Jika anda cuba menghadkan satu foton kepada dalam satu nukleus atom tunggal (kira-kira satu femtometer), prinsip ketaktentuan menuntut ketaktentuan momentum minimum yang besar. Adakah ini membantu menerangkan mengapa elektron bebas tidak pernah dijumpai DI DALAM satu nukleus?
Ramalan untuk ditimbang
- Prinsip ketaktentuan tidak terpakai pada skala nuklear.
- Penghadan ke skala nuklear akan memerlukan ketaktentuan momentum yang luar biasa kecil.
- Ya -- menghadkan sebarang zarah ringan ke skala nuklear akan memerlukan ketaktentuan momentum (maka tenaga) jauh lebih besar daripada apa yang sebenarnya diperhatikan terlepas daripada nukleus, menolak kemungkinan elektron tinggal di dalam.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Kawasan penghadan Δx (fm)
Apa yang anda ukur:
- Ketaktentuan momentum Δp (×10⁻²⁰ kg·m/s)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset penghadan-gamma dan tekan Set semula. Praset ini memodelkan satu foton 100 MeV terhad berhampiran skala femtometer (10⁻¹⁵ m).
- Aktifkan bacaan ketaktentuan-momentum-minimum.
- Tetapkan kawasan penghadan Δx bagi setiap percubaan (berhampiran skala nuklear) dan rekod ketaktentuan momentum minimum yang mungkin.
Persamaan pengawal
Ketaktentuan pada Skala Nuklear — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Menghadkan sebarang zarah -- termasuk foton tanpa jisim -- kepada dalam Δx ≈ 10⁻¹⁵ m menuntut ketaktentuan momentum minimum Δp ≥ ℏ/(2Δx) pada tertib 10⁻²⁰ kg·m/s, sepadan dengan tenaga jauh melebihi apa yang diperhatikan bagi zarah yang sebenarnya dijumpai di dalam nukleus.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira Δp_min = ℏ/(2Δx) menggunakan ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Bandingkan dengan jadual -- perhatikan nilai-nilai ini berpuluh ribu kali lebih besar daripada eksperimen elektron-heisenberg, kerana Δx di sini lebih kecil dengan faktor setanding (penghadan femtometer lwn nanometer).
- Bagi satu foton, momentum berkait dengan tenaga oleh p = E/c. Terangkan bagaimana penukaran nilai Δp_min anda kepada ketaktentuan tenaga minimum setara (darab dengan c) membantu mewajarkan mengapa zarah yang terhad kepada dimensi nuklear mesti membawa tenaga minimum yang besar -- berpuluh MeV, sepadan dengan foton 100 MeV eksperimen ini.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Dari segi sejarah, ahli fizik pernah tertanya-tanya adakah elektron yang terpancar dalam pereputan beta 'disimpan di dalam' nukleus lebih awal. Hujah prinsip-ketaktentuan ini (elektron terhad ke skala nuklear akan memerlukan jauh lebih banyak tenaga daripada yang sebenarnya ada pada elektron pereputan-beta) ialah bukti utama bahawa elektron sebaliknya DICIPUTA pada detik pereputan, bukan wujud lebih awal di dalam nukleus.
- Berbeza dengan elektron dalam elektron-heisenberg, eksperimen ini secara eksplisit memodelkan satu foton tanpa jisim, menggunakan momentum p = E/c dan bukannya p = √(2mK). Terangkan mengapa formula momentum foton mesti berbeza daripada zarah berjisim.
- 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
- Selamat datang ke Penghadan Gamma
- Pilih susunan ketaktentuan itu
- Tekan Main
- Had saiz nuklear
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.