Moderne natuurkunde
Heisenberg-elektron
Verklein Δx of verhoog K — controleer Δx·Δp ≥ ℏ/2 op de balk.
Heisenberg-elektron — interactieve Moderne natuurkunde-simulatie. Verklein Δx of verhoog K — controleer Δx·Δp ≥ ℏ/2 op de balk. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
onzekerheidsrelatie
Verklein Δx of verhoog K — controleer Δx·Δp ≥ ℏ/2 op de balk.
Sluit een elektron op in Δx ≈ 0.1 nm (atomaire schaal). De impulsverspreiding Δp is ten minste ℏ/(2Δx), dus Δx·Δp ≥ ℏ/2. Druk op Start: de opsluitingsdoos ademt lichtjes en de krommen ψ / |ψ|² oscilleren als een materiegolfpakket. Δx verkleinen of kinetische energie K verhogen vergroot het product op de balk.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Afweging
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Als je een elektron opsluit in een steeds kleinere ruimtelijke regio (waardoor de onzekerheid in zijn plaats kleiner wordt), krimpt dan ook de kleinst mogelijke onzekerheid in zijn impuls, of groeit hij?
Voorspellingen om te wegen
- Hij groeit — plaats- en impulsonzekerheid werken elkaar tegen; hoe nauwkeuriger je de plaats vastlegt, hoe onzekerder de impuls wordt.
- Hij krimpt mee met de plaatsonzekerheid.
- De impulsonzekerheid hangt niet af van de plaatsonzekerheid.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Positieonzekerheid Δx (nm)
Wat je meet:
- Impulsonzekerheid Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling heisenberg-electron en druk op Herstel.
- Zet de aflezing van de minimale impulsonzekerheid aan.
- Stel voor elke meting de plaatsonzekerheid Δx in en noteer de kleinst mogelijke impulsonzekerheid.
Leidende vergelijking
Onzekerheitsrelatie van Heisenberg — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Plaats en impuls kunnen nooit tegelijk allebei met onbeperkte precisie bekend zijn: Δx·Δp ≥ ℏ/2, waarbij ℏ = h/2π. Een nauwkeuriger bekende plaats dwingt de impuls om overeenkomstig onzekerder te worden.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting Δp_min = ℏ/(2Δx) uit met ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Vergelijk met de tabel.
- Leg uit waarom het product Δx·Δp_min in elke meting exact hetzelfde is (ℏ/2) — de onzekerheidsrelatie stelt een vaste ondergrens aan het PRODUCT van de twee onzekerheden, niet aan elk afzonderlijk.
Waar dit buiten het lab opduikt
- De onzekerheidsrelatie gaat niet over onhandige meetinstrumenten die een deeltje verstoren — het is een fundamentele eigenschap van kwantumtoestanden zelf, geldig ook met perfecte meetapparatuur. Leg uit waarom 'meetverstoring' een gebruikelijke maar onvolledige manier is om deze relatie te beschrijven.
- Voor een honkbal (veel zwaarder dan een elektron) geeft het beperken van zijn plaats tot binnen een millimeter nog steeds een belachelijk kleine minimale impulsonzekerheid, vergeleken met zijn werkelijke impuls. Leg uit waarom kwantumonzekerheid alleen opvalt voor zeer lichte deeltjes zoals elektronen.
- 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
- Welkom bij Heisenberg-elektron
- Selecteer de onzekerheidsopstelling
- Druk op Start
- Verspreiding in x en p
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.