Pertukaran Ketaktentuan pada Skala Atom Harian

1 · Ramal

Pada skala satu atom tunggal (lebih kurang satu nanometer), bagaimana ketaktentuan momentum minimum dibandingkan merentasi julat saiz penghadan?

• 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.

2 · Susun

1. Buka praset pertukaran-kedudukan-momentum dan tekan Set semula. Praset ini meneroka penghadan berhampiran skala atom (nanometer).
2. Aktifkan bacaan ketaktentuan-momentum-minimum.
3. Tetapkan kawasan penghadan Δx bagi setiap percubaan dan rekod ketaktentuan momentum minimum yang mungkin.

3 · Kumpul Data

Plot Δp (paksi-y) melawan 1/Δx (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah garisnya lurus melalui asal?

4 · Analisis

1. Bagi satu percubaan, kira Δp_min = ℏ/(2Δx) menggunakan ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Bandingkan dengan jadual.
2. 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.

5 · Lanjutkan

1. 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.
2. 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.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma