Fizik Moden
Pertukaran kedudukan–momentum
Δx luas lawan K rendah -- terokai pertukaran antara sebaran kedudukan dan momentum.
Pertukaran kedudukan–momentum — simulasi Fizik Moden interaktif. Δx luas lawan K rendah -- terokai pertukaran antara sebaran kedudukan dan momentum. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Kedudukan–momentum
Δx luas lwn. K rendah -- terokai pertukaran antara sebaran kedudukan dan momentum.
Dengan kotak kedudukan luas (Δx ≈ 1 nm) dan tenaga elektron rendah (K kecil), sebaran momentum Δp sederhana -- pertukaran antara mengetahui di mana zarah itu dan betapa pantas ia bergerak. Bandingkan dengan praset elektron-heisenberg ketat: menyempitkan Δx memaksa Δp naik supaya hasil ketaktentuan kekal di atas ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Pertukaran sebaran
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
Pada skala satu atom tunggal (lebih kurang satu nanometer), bagaimana ketaktentuan momentum minimum dibandingkan merentasi julat saiz penghadan?
Ramalan untuk ditimbang
- Δp_min songsang berkadar dengan Δx -- menggandakan kawasan penghadan menyekurangkan ketaktentuan momentum minimum.
- Δp_min berkadar terus dengan Δx.
- Mereka tidak berkait dengan cara ringkas.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Kawasan penghadan Δx (nm)
Apa yang anda ukur:
- Ketaktentuan momentum Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset pertukaran-kedudukan-momentum dan tekan Set semula. Praset ini meneroka penghadan berhampiran skala atom (nanometer).
- Aktifkan bacaan ketaktentuan-momentum-minimum.
- Tetapkan kawasan penghadan Δx bagi setiap percubaan dan rekod ketaktentuan momentum minimum yang mungkin.
Persamaan pengawal
Penskalaan Prinsip Ketaktentuan — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Oleh sebab Δp_min = ℏ/(2Δx), ketaktentuan momentum minimum berskala tepat sebagai 1/Δx -- memperketat penghadan kedudukan dengan sebarang faktor melonggarkan kepastian momentum dengan faktor yang sama.
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.
- Sahkan data anda menunjukkan keterusberkadan songsang bersih: menggandakan Δx tepat menyekurangkan Δp_min. Terangkan mengapa hubungan songsang spesifik ini (dan bukannya, katakan, kuasa-dua-songsang) terus mengikut daripada bentuk Δx·Δp ≥ ℏ/2 prinsip ketaktentuan.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Model awal (pra-kuantum) membayangkan elektron mengorbit satu nukleus pada laluan tepat dan terdefinisi baik -- seperti planet kecil. Terangkan mengapa prinsip ketaktentuan pada skala atom menjadikan orbit kedudukan-pasti dan momentum-pasti begitu mustahil secara asas, mendorong gambaran 'awan elektron' sebagai ganti.
- Bandingkan nilai Δp anda di sini (skala atom, penghadan nanometer, Δx ~ 1 nm) dengan eksperimen penghadan-gamma (skala nuklear, penghadan femtometer, Δx ~ 1 fm) -- enam tertib magnitud lebih kecil. Terangkan mengapa penghadan zarah lebih ketat sebanyak itu menghasilkan ketaktentuan momentum minimum lebih besar berkadar, dan mengapa nisbah tepat antara dua percubaan spesifik juga bergantung pada nilai Δx mana yang anda pilih dalam setiap eksperimen, bukan pada perbezaan skala sahaja.
- 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 Pertukaran Kedudukan Momentum
- Pilih susunan ketaktentuan itu
- Tekan Main
- Kedudukan lebih tajam, p lebih luas
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.