De onzekerheidsrelatie van Heisenberg: plaats versus impuls

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling heisenberg-electron en druk op Herstel.
2. Zet de aflezing van de minimale impulsonzekerheid aan.
3. Stel voor elke meting de plaatsonzekerheid Δx in en noteer de kleinst mogelijke impulsonzekerheid.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen Δp (y-as) uit tegen 1/Δx (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting Δp_min = ℏ/(2Δx) uit met ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Vergelijk met de tabel.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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.
2. 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.

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde