Fizyka współczesna
Elektron Heisenberga
Zmniejsz Δx lub podnieś K — sprawdź Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pasku.
Elektron Heisenberga — interaktywna symulacja: Fizyka współczesna. Zmniejsz Δx lub podnieś K — sprawdź Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pasku. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Zasada nieoznaczoności
Zmniejsz Δx lub podnieś K — sprawdź Δx·Δp ≥ ℏ/2 na pasku.
Uwięź elektron w Δx ≈ 0.1 nm (skala atomowa). Rozrzut pędu Δp wynosi co najmniej ℏ/(2Δx), więc Δx·Δp ≥ ℏ/2. Naciśnij Play: pudełko uwięzienia lekko oddycha, a krzywe ψ / |ψ|² oscylują jak pakiet fal materii. Zwiększenie Δx lub podniesienie energii kinetycznej zmienia rozrzuty położenia i pędu, ale ich iloczyn pozostaje powyżej ℏ/2.
- ΔxΔp ≥ ℏ/2
- Kompromis
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Jeśli uwięzisz elektron w coraz mniejszym regionie przestrzeni (zmniejszając nieoznaczoność położenia), czy minimalna możliwa nieoznaczoność pędu też maleje, czy rośnie?
Prognozy do rozważenia
- Rośnie — nieoznaczoności położenia i pędu wymieniają się między sobą; dokładniejsze uwięzienie położenia zmusza pęd do większej nieoznaczoności.
- Maleje razem z nieoznaczonością położenia.
- Nieoznaczoność pędu nie zależy od nieoznaczoności położenia.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Nieoznaczoność położenia Δx (nm)
Co mierzysz:
- Nieoznaczoność pędu Δp (×10⁻²⁵ kg·m/s)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset heisenberg-electron i naciśnij Reset.
- Włącz odczyt minimalnej nieoznaczoności pędu.
- Ustaw nieoznaczoność położenia Δx dla każdej próby i zapisz minimalną możliwą nieoznaczoność pędu.
Równanie rządzące
Zasada nieoznaczoności Heisenberga — Δx·Δp ≥ ℏ/2
Położenie i pęd nigdy nie mogą być jednocześnie znane z nieograniczoną precyzją: Δx·Δp ≥ ℏ/2, gdzie ℏ = h/2π. Im dokładniej znane położenie, tym odpowiednio mniej pewny staje się pęd.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz Δp_min = ℏ/(2Δx), używając ℏ = 1.055×10⁻³⁴ J·s. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego iloczyn Δx·Δp_min jest dokładnie taki sam (ℏ/2) w każdej próbie — zasada nieoznaczoności wyznacza stałą dolną granicę na ILOCZYN obu nieoznaczoności, nie na żadną osobno.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Zasada nieoznaczoności nie mówi o niezdarnych przyrządach pomiarowych zaburzających cząstkę — to fundamentalna własność samych stanów kwantowych, prawdziwa nawet przy idealnym sprzęcie pomiarowym. Wyjaśnij, dlaczego „zaburzenie pomiarem” to częsty, ale niepełny opis tej zasady.
- Dla piłki baseballowej (dużo masywniejszej od elektronu) uwięzienie położenia w milimetrze daje wciąż absurdalnie małą minimalną nieoznaczoność pędu w porównaniu z jej rzeczywistym pędem. Wyjaśnij, dlaczego kwantowa nieoznaczoność jest zauważalna tylko dla bardzo lekkich cząstek jak elektrony.
- 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
- Witamy w elektronie Heisenberga
- Zaznacz układ nieoznaczoności
- Naciśnij Play
- Rozrzut w x i p
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →